Как работи бързото зареждане? Сравняване на всеки стандарт

На все по-конкурентния пазар на смартфони хората прецизно проучват всяка функция, която смартфоните могат да предложат, от размера на екрана до мощността на обработка, преди да изберат най-добрият смартфон за тях.

Сравнително новодошъл в редиците на търсените функции е бързото зареждане. Технологията вече позволява бързо зареждане по време на ограниченото време на престой, което намираме в натовареното ни ежедневие. Кой не би искал смартфон, който се зарежда за минути вместо за часове?

Само ако беше толкова просто. Стандартите за зареждане са сложна комбинация от химия и физика и всеки има свои собствени ограничения, като несъвместимостта също е проблем. За да влошат нещата, производителите на смартфони са склонни да поставят объркващи етикети на своите технологии за зареждане.

И така, как работи бързото зареждане? Поеми си дълбоко въздух. Нашето ръководство за най-популярните стандарти за безжично зареждане на пазара ги разбива до най-основното им ниво. Ето всичко, което трябва да знаете за Samsung Adaptive Fast Charging, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge и др.

Основите

Колко бързо работи зареждането

Преди да се потопим в плевелите, нека започнем с основите.

Всеки смартфон има батерия и всяка батерия доставя енергия по горе-долу един и същ начин.

Клетки, състоящи се от два електрода (един положителен и един отрицателен) и електролит, катализират реакции, които превръщат съединенията в нови вещества. С течение на времето йони - атоми с твърде малко или твърде много електрони - се образуват в електродите, задвижвайки поток електрони към отрицателния външен извод на батерията и захранване на вашия телефон с електричество зареждане.

В неакумулаторните батерии тези химически реакции се случват само веднъж. Но в акумулаторните литиево-йонни батерии, които захранват смартфоните, реакциите са „обратими“. Когато батерията разрежда, химическата реакция произвежда електричество и когато батерията се презарежда, химичните реакции абсорбират мощност.

Бързо зареждане

Така че установихме как батериите се зареждат и разреждат. Но за да разберете колко бързо работи зареждането, трябва да знаете малко за нещо, наречено контролер на зареждане.

Бърза странична бележка:

Тъй като ще говорим за волтове, ампери и ватове в хода на нашата дискусия, ето опресняване. Волтовете са мярка за напрежение, амперите са мярка за ток, а ватовете са мярка за електрическа мощност. Обичайна аналогия е градински маркуч: волтовете са еквивалентни на водното налягане в маркуча; токът е еквивалентен на дебита; мощността е еквивалентна на обема на струята на чучура. Тогава ватовете са произведение от волтове и ампери — волтове (V) по ампери (A) са равни на ватове (W).

Батериите на смартфона се зареждат, когато през тях преминава ток. По-големият ток и по-високото напрежение зареждат батериите по-бързо, но има ограничение за това, което могат да поемат. Контролерът за зареждане (IC) предпазва от опасни пикове в тока.

Чипът на контролера регулира общия поток на електричество към и от батерията. Най-общо казано, литиево-йонните контролери определят тока (в ампери), с който се зарежда батерията, като измерват тока и напрежението на клетката на батерията и след това регулират протичащия ток. Някои използват DC-към-DC преобразувател, за да променят входното напрежение, а по-модерните интегрални схеми регулират съпротивлението между входа на зарядното устройство и клемата на батерията, за да увеличат или намалят текущия поток.

Количеството ток, което контролерът за зареждане черпи, обикновено се диктува от софтуера на телефона.

USB стандарти за зареждане

Освен ако все още не използвате Palm Pilot от началото на 90-те години, има вероятност вашият смартфон да се презарежда чрез USB кабел. Има наистина добра причина: Освен факта, че USB кабелите са относително лесни за намиране дни, USB има наистина стабилен, добре дефиниран стандарт за зареждане, наречен USB Power Delivery Спецификация.

Форумът на внедрителите на USB определя няколко типа, по един за всяка съответна USB спецификация: USB 1.0, 2.0, 3.0/3.1/3.2 и USB4. USB 1.0 и 2.0 са все по-редки и несъвместими с нашите съвременни смартфони. По подразбиране USB 3.0 портовете подават 5V/0,9A (4,5W).

Но чрез надграждане до физическата USB-C връзка (обратимият щепсел с овална форма на по-новите смартфони) и USB 3.1 (и версиите след него), PD може да стане съвсем различно животно. Технически е способен да носи спецификациите USB 2.0, но повечето производители избират най-новите стандарти като USB 3.2 или USB4, които потенциално могат да доставят много по-високо напрежение.

Тези по-нови USB стандарти позволяват на устройствата да се възползват от спецификацията USB Power Delivery (USB-PD), която от USB-PD версия 3.1, има максимална изходна мощност от 48V (240W) при зареждане, въпреки че устройствата са склонни да се придържат към версията 20V/5A (100W) за началото на времето. Смартфоните все още не консумират толкова много енергия – производителите обикновено се придържат към по-нисък ампераж (като 3A), но това е благодат за лаптопи с USB-C като MacBook Pro и Google Chromebook Pixel.

Малко усложняващи неща е спецификацията за зареждане на батерията, която се занимава специално с мощността, извлечена от USB порт за зареждане. Най-новата спецификация, Rev 1.2, дефинира три различни източника на захранване: стандартен низходящ порт (SDP), низходящ порт за зареждане (CDP) и специален порт за зареждане (DCP). CDP, спецификацията в съвременните смартфони, лаптопи и друг хардуер, може да достави до 1,5 A.

Напълно съвместимите смартфони и зарядни устройства спазват ограниченията на USB 2.0 и BC1.2, но не всички телефони и зарядни устройства са съвместими. Ето защо, най-общо казано, смартфоните винаги по подразбиране използват най-ниската скорост на зареждане.

USB спецификациите обаче са по-скоро като насоки, отколкото като изречение. Стандартите за бързо зареждане като Quick Charge на Qualcomm и Adaptive Fast Charging на Samsung може да надхвърлят USB параметрите на напрежението на спецификацията, но нарочно - ето защо телефонът ви може да презареди за минути, вместо часа.

Стандарти за бързо зареждане: Каква е разликата?

USB-PD също осигурява само мощността, от която устройството се нуждае, така че същото USB-PD зарядно устройство може да зарежда смартфон с максимална скорост, но след това също да зарежда лаптоп с неговото максимална скорост.

Различните производители използват USB-PD стандарта по различен начин. Ето как Apple и Google го използват например.

Apple бързо зареждане чрез USB-PD

Професионалисти

• USB-PD, индустриален стандарт, работи с нарастващ брой устройства.

минуси

• Ще трябва да дадете няколко долара, за да се възползвате - Apple не включва USB-PD-съвместими зарядни устройства в кутията за много от своите телефони.

Стандартът USB Power Delivery (USB-PD) е разработен от Форум за внедрители на USB (USB-IF) и това е стандарт, който всеки производител може да използва на всяко устройство с USB порт. Той е в състояние да достави до 100 W, така че е подходящ за използване с всички видове устройства извън смартфони, включително някои лаптопи, при условие че имат USB-C порт. USB-PD носи и други предимства. Посоката на силата не е фиксирана, така че ще намерите преносими зарядни устройства за батерии, например, които имат USB-C порт, който може да се използва както за зареждане на друго устройство, така и за зареждане на самата батерия.

Apple iPhone от iPhone 8 до моделите iPhone 12 прилагат USB-PD, същия индустриален стандарт, използван от iPad Pro, 12-инчовия MacBook, Chromebook Pixel на Google и X1 Carbon на Lenovo. Взаимната съвместимост е най-голямото му предимство — USB-PD не изисква никакви специални кабели или стенни адаптери.

Поддържани изходи, кабели и адаптери

Ще трябва да дадете пари за аксесоари, ако искате да се възползвате от USB-PD съвместимост на iPhone тъй като Apple не е пакетирал USB-C кабели или адаптери в кутиите на iPhone доскоро. Ще трябва също така да закупите кабел Lightning към USB-C, който поддържа USB-PD — ако използвате стандартен кабел Lightning с адаптер USB-C към USB-A, зарядното устройство по подразбиране ще работи с най-ниската мощност.

Ето какво Apple препоръчва:

• Apple 18W, 20W, 29W, 30W, 61W, 87W или 96W USB-C захранващ адаптер.
• Сравним USB-C захранващ адаптер на трета страна, който поддържа USB Power Delivery (USB-PD).

Скорост на зареждане

Без значение кое USB-C зарядно устройство купувате, ще трябва да се примирите с твърдо кодирани ограничения за безопасност във вашия iPhone. Бързото зареждане се включва, когато капацитетът е между 0% и 79%, но спира, когато достигне 80%.

Ако нямате нищо против да отделите няколко допълнителни долара за аксесоари за зареждане, получавате много по-бързо зареждане, отколкото бихте направили иначе. Бързо зареждащите се iPhone могат да зареждат от 0% до 50% за 30 минути с помощта на USB-PD.

Google бързо зареждане чрез USB-PD

Професионалисти

• Същият USB-PD комплект ще работи с редица устройства.
• Google доставя зарядно за бързо зареждане и кабел в кутията.

минуси

• Максималните скорости не са толкова бързи, колкото предлагат някои други производители.

Всеки телефон Google Pixel, от оригинала до Pixel 4a, е способен на бързо кабелно зареждане до 18 W, използвайки стандарта USB-PD. Не изисква никакви специални зарядни устройства или кабели.

Поддържани изходи, кабели и адаптери

Можете да използвате зарядното устройство и кабела в кутията с вашия телефон Pixel, за да се насладите на максимални скорости на зареждане. Ако изберете аксесоари на трети страни, използвайте USB-C с USB 2.0 захранващи адаптери и кабели. Ако използвате USB-C към USB-A кабел, той ще зарежда вашия Pixel по-бавно, независимо от захранващия адаптер, към който се свързвате.

Скорост на зареждане

Телефон Pixel може да се зарежда бързо от 0% до около 80%, но ще се забави след тази точка. Ще намерите същите ограничения при повечето телефони.

Използвайки предоставения кабел и 18W адаптер или който и да е приличен такъв на трета страна с подобен или по-висок рейтинг, можете да получите седем часа употреба от 15-минутно зареждане.

Бързо зареждане на Qualcomm

Професионалисти

• Един от най-широко прилаганите стандарти за таксуване.
• Обратно съвместим с по-стари версии на Quick Charge.
• Вградените функции за безопасност предотвратяват прегряване и късо съединение.

минуси

• Quick Charge 3.0 не е съвместим с USB-PD.

Quick Charge на производителя на чипове Qualcomm е един от най-широко прилаганите стандарти за зареждане на пазара. Това не е грешка – това е допълнителна функция на технологията система върху чип на Qualcomm, като Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 и други, която захранва телефони като Samsung Galaxy S10, Google Pixel 3, и LG V40 ThinQ. Но технологията не е обвързана с процесорите Snapdragon на Qualcomm - всеки производител на смартфони може свободно да лицензира технологията за контрол на захранването на Quick Charge.

Технически спецификации и съвместими адаптери

Quick Charge постига бързо зареждане чрез повишаване на напрежението на зареждане, което на свой ред увеличава мощността. Обявен през юли 2020 г., Бързо зареждане 5 е най-новият стандарт в серията, обещаващ възможност за презареждане на телефони до 50% за пет минути. Докато поддръжката в момента е ограничена до скорошни телефони като Samsung Galaxy S20, Поддръжката на Quick Charge 4.0+ става все по-популярна. Можете да го намерите в телефони като LG G8 ThinQ, Razer Phone 2, и Xiaomi Mi Mix 3, и може да достави до 27 W мощност.

Quick Charge 4 и по-нови имат допълнителен бонус от съвместимост с USB-PD зарядни устройства, но Quick Charge 3.0 и по-стари работят само със сертифицирани за Quick Charge аксесоари. Все пак повсеместното разпространение на Quick Charge означава, че има много за избор. Уебсайтът на Qualcomm има частичен списък с най-популярните опции.

Скорост на зареждане

Qualcomm твърди, че Quick Charge 5 може да презареди напълно смартфони за 15 минути и да доведе телефона до 50% само за пет минути.

в нашето тестване, Quick Charge 4+ вдигна голямата 4000mAh батерия на Razer Phone 2 от 18% на 90% за малко повече от час.

Предпазни мерки

Интелигентното термично балансиране на Quick Charge премества тока през най-студения път, а сензорите на устройството наблюдават температурите на кутията и конектора, за да предотвратят прегряване и късо съединение.

Супер бързо зареждане на Samsung и адаптивно бързо зареждане

Професионалисти

• Вграден във всички устройства на Samsung.
• Адаптивно бързо зареждане, съвместимо с Quick Charge 2.0 и супер бързо зареждане, съвместимо с USB PD.

минуси

• Склонен да бъде консервативен.

Адаптивното бързо зареждане на Samsung е изключително за устройства Galaxy. За разлика от Quick Charge и други конкурентни бързи стандарти, той е напълно съвместим с Exynos, системата върху чипа, често срещана в международните варианти на устройствата на Samsung.

Samsung представи супер бързо зареждане с Samsung Galaxy S10 5G. Този телефон има батерия от 4500 mAh и поддържа до 25 W зареждане със стандарта за зареждане USB Power Delivery 3.0 PPS (Програмируемо захранване). The Samsung Galaxy Note 10 Plus удари дори по-високи скорости, използвайки Super Fast Charging 2.0 (както и по-късните модели като S20 и Note 20). Въпреки това, за да се постигне най-бързото зареждане, на което е способен, е необходим специален адаптер с необичайни 10V и 4,5A номинална мощност за изход от 45W, което означава, че изисква и 5A кабел.

Технически спецификации и съвместими адаптери

Адаптивното бързо зареждане на Samsung има теоретичен пик от 9V/2A (18W), докато Super Fast Charging има пик от 10V/4,5A (45W) с адаптер за пътуване и 25W, когато е включен в нормално зарядно устройство. И двата стандарта са малко по-консервативни на практика. Докосването до най-високите скорости от двете изисква закупуване на сертифицирано зарядно устройство, но повечето устройства на Samsung поддържат Quick Charge- или PPS-съвместими аксесоари.

Скорост на зареждане

Samsung не публикува времена за зареждане за Adaptive Fast Charging или Super Fast Charging. Но в нашето тестване, Galaxy S8, който има батерия от 3000 mAh, отне около два часа за пълно зареждане. Note 10 Plus отне около един час за пълно зареждане използвайки стандарта за супер бързо зареждане.

Предпазни мерки

Техническите статистики за Adaptive Fast Charging са трудни за намиране, но анекдотично казано, това е от консервативната страна. Според Подробният анализ на XDA на стандартите за бързо зареждане, Galaxy S8 Plus поддържа най-ниската температура от всеки флагман с бързо зареждане на пазара.

Motorola TurboPower

Професионалисти

• Вграден във всички устройства на Motorola.
• Съвместим с Quick Charge 3.0.

минуси

• Не толкова бързо, колкото някои стандарти за зареждане.

Стандартът TurboPower на Motorola, променена версия на Quick Charge 3.0, се доставя на устройства на Motorola като Moto G Power 2021.

Технически спецификации и съвместими адаптери

TurboPower адаптерите се предлагат в три варианта: TurboPower 15, TurboPower 25 и TurboPower 30. Най-бързият, TurboPower 30, доставя 5V и до 5,7A за приблизително 28,5W мощност.

TurboPower има повече от зарядното устройство. Motorola казва, че работи с производителите за проектиране на персонализирани батерии и че нейният софтуер за управление на захранването следи състоянието и здравето на батерията, след което коригира входящия заряд съответно.

Подобно на Samsung Adaptive Fast Charge, нямате нужда от TurboPower адаптер, за да заредите бързо смартфон, оборудван с TurboPower. Стандартът за зареждане на Motorola е съвместим с всеки адаптер Quick Charge 3.0 (или по-нов).

Скорост на зареждане

Motorola твърди, че TurboPower 30 може да осигури до 15 часа живот на батерията за 15 минути.

Предпазни мерки

Хардуерът за термично управление на TurboPower е проектиран да избягва забавяне на зареждането поради топлина, казва Motorola, и да поддържа стабилна и бърза скорост на зареждане.

OnePlus Warp Charge и Oppo VOOC

Професионалисти

• Поддържа телефоните по-хладни.
• Един от най-бързите стандарти за зареждане.
• Адаптери, включени в съвместими смартфони.

минуси

• Силно защитено.

Базираният в Шенжен, Китай OnePlus лицензира Warp Charge (първоначално наречен Dash Charge) от Oppo. Базиран е на системата VOOC (Open Multi-Step Constant-Current Charging) на Oppo и е водеща функция в OnePlus 6T и всеки друг телефон OnePlus обратно към OnePlus 3. Oppo също разработи много по-бързия Super VOOC, но той е наличен само в няколко телефона като Oppo RX17 Pro.

Технически спецификации и съвместими адаптери

Warp Charge използва специален стенен адаптер, който модулира ампеража в реално време. Микроконтролерът следи нивото на зареждане и се синхронизира с веригата на телефона, за да регулира напрежението и тока, а специално проектираният кабел доставя по-голям ток, като минимизира колебанията в мощността.

Всичко това е собственост. Warp Charge работи само с телефони OnePlus и съвместими стенни адаптери и зарядни устройства за кола. Сертифицираните по Warp Charge външни батерии са трудни за намиране, а стандартът за бързо зареждане на OnePlus не го прави работа с стандартни USB кабели — кабелите Warp Charge са малко по-дебели, за да поемат допълнителните волтаж.

Все пак няма да се налага да плащате допълнително, ако закупите телефон OnePlus. Всеки смартфон OnePlus се предлага с адаптер за стена, съвместим с Warp Charge, и кабел за зареждане.

Скорост на зареждане

Установихме, че Warp Charge се оказа много ефективен при зареждане OnePlus 9 Pro от нула до 100% за 31 минути.

Oppo твърди, че телефоните с VOOC могат да се зареждат до 75% за 30 минути. Когато заредихме системата Super VOOC с Oppo RX17 Pro, тя премина от 0% до 40% само за 10 минути.

Предпазни мерки

Warp Charge е проектиран да разсейва топлината бързо. Тъй като зарядното устройство преобразува високото напрежение от захранващия източник на адаптера в по-ниско напрежение, повечето от топлината от преобразуването никога не достига до телефона, а постоянният ток намалява потенциала за прегряване дроселиране.

Устройствата, съвместими с Warp Charge, също имат хардуер за управление на топлината и разсейване, които преминават цялостна петточкова проверка за безопасност.

Huawei SuperCharge

Професионалисти

• Съвместимост с USB-PD.
• Задълбочени мерки за безопасност.
• Адаптери, включени в съвместими смартфони.

минуси

• Потенциално по-бавен от някои стандарти.

SuperCharge, собственият стандарт за зареждане на китайския производител на смартфони Huawei, е вграден в телефони като Huawei P40 Pro, Huawei P30 Pro, Huawei Mate 20 Pro, и Huawei P10. Това е малко като Quick Charge, тъй като използва по-високи от средните напрежения, за да постигне по-бързо зареждане, но има малко повече, отколкото изглежда на пръв поглед.

Технически спецификации и съвместими адаптери

SuperCharge автоматично адаптира входящото напрежение и ток на стената въз основа на състоянието на батерията на телефона и вътрешната температура на телефона. По-старите стенни адаптери и зарядни устройства за кола, съвместими със SuperCharge, поддържат три режима на зареждане — 5V/2A, 4,5V/5A и 5V/4,5A (до 22,5 W) — и използвайте чипсет за зарядно устройство за регулиране на напрежението, елиминирайки необходимостта от генериращо топлина напрежение в телефона трансформация. Последната версия предлага 10V/4A за до 40W.

За разлика от собствените стандарти за зареждане като Pump Express и Dash Charge, Supercharge е съвместим с USB-PD. Това е благодарение на протокола Smart Charge на Huawei, който интелигентно превключва между режимите на зареждане в зависимост от това кой адаптер за зареждане е включен.

Използването на технологията SuperCharge на Huawei изисква закупуване на съвместим стенен адаптер, но вградена съвместимост със стандарта Quick Charge на Qualcomm означава, че всяко устройство, съвместимо със SuperCharge, може да се възползва от Quick Charge Зареждане. Всеки смартфон, съвместим със SuperCharge, се предлага със съвместим адаптер за стена.

Скорост на зареждане

Най-новото зарядно устройство на Huawei твърди, че поддържа скорости SuperCharge до 135W, въпреки че все още не е пуснат и Huawei не произвежда смартфони, които могат да поемат нещо повече от около 44 W.

Предпазни мерки

Функцията SuperCharge, заедно със Smart Charge, е налична на устройства на Huawei. Този уникален инструмент може да разчете каквото и зарядно устройство да използвате и да определи оптималния му капацитет. Оттам инструментът може да променя напрежението на зарядното устройство според нуждите.

Производителите създадоха SuperCharge със специфични дизайнерски характеристики за внимателно контролиране на по-високи токове. Някои от тези компоненти включват система за охлаждане от осем части и облицовка, която може да поддържа устройствата с 5 градуса по Целзий по-хладни в сравнение с други методи за зареждане. Устройствата Huawei Supercharge са създадени да издържат и са щателно тествани, за да се гарантира, че продуктите отговарят на строги стандарти за безопасност и производителност. Компанията ще тества устройствата си в едногодишен тест, за да наблюдава продуктите си при екстремни условия с течение на времето.

Бъдещето на бързото зареждане

Знаем, че това е подценяването на годината, но технологиите се развиват бързо. Можете да се обзаложите, че бързото зареждане скоро ще бъде универсален стандарт и вероятно бавно ще замени средните зарядни устройства през следващите няколко години. Благодарение на големия растеж на интегралните схеми, контролерите за зареждане, адаптерите и кабелите, телефоните скоро биха могли да се презареждат само за няколко минути вместо за няколко часа. Ранен модел бързи зарядни устройства наскоро придобиха популярност заради обещанията си да увеличат преносимостта на вашето устройство и бързо зареждане.

Тъй като тази технология се развива и става по-достъпна, бързото зареждане ще продължи да расте и да се подобрява с производството. Настоящите прототипи могат да се похвалят с невероятни скорости, като твърдението на Xiaomi, че технологията HyperCharge може да зарежда батерия от 4000 mAh след осем минути, но ще научим повече за новите стандарти, когато бъдат напълно разработени и се появят на пазара.

Препоръки на редакторите

• Какво е NFC? Как работи и какво можете да правите с него
• Как да смените телефонния оператор
• Сгъваемата безжична захранваща банка на Otterbox предлага бързо зареждане по време на игра
• Колко RAM всъщност се нуждае от един смартфон? Попитахме експертите
• Този отключен телефон ще работи ли с вашия безжичен оператор? Ето как да разберете