Jak funguje rychlé nabíjení? Každý standard ve srovnání

Na stále více konkurenčním trhu chytrých telefonů lidé pečlivě zkoumají všechny funkce, které smartphony nabízejí, od velikosti obrazovky až po výpočetní výkon, než se rozhodnou pro nejlepší smartphone pro ně.

Relativním nováčkem v řadách žádaných funkcí je rychlé nabíjení. Technologie nyní umožňuje rychlé nabití během omezených prostojů, se kterými se setkáváme v našem uspěchaném každodenním životě. Kdo by nechtěl smartphone, který se nabíjí během několika minut místo hodin?

Kdyby to bylo tak jednoduché. Nabíjecí standardy jsou komplikovanou směsí chemie a fyziky a každý má své vlastní limity, přičemž problémem je i nekompatibilita. Aby toho nebylo málo, výrobci smartphonů mají tendenci plácat na své nabíjecí technologie matoucí štítky.

Jak tedy rychlé nabíjení funguje? Zhluboka se nadechnout. Náš průvodce nejoblíbenějšími standardy bezdrátového nabíjení na trhu je rozděluje na jejich nejzákladnější úroveň. Zde je vše, co potřebujete vědět o adaptivním rychlém nabíjení Samsung, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge a dalších.

Základy

Jak funguje rychlé nabíjení

Než se ponoříme do plevele, začněme se základy.

Každý smartphone má baterii a každá baterie dodává energii víceméně stejným způsobem.

Články sestávající ze dvou elektrod (jedna pozitivní a jedna negativní) a elektrolytu katalyzují reakce, které přeměňují sloučeniny na nové látky. Postupem času se v elektrodách tvoří ionty - atomy s příliš malým nebo příliš velkým množstvím elektronů, které pohánějí tok elektronů na záporný vnější pól baterie a zásobování vašeho telefonu elektřinou nabít.

V nedobíjecích bateriích probíhají tyto chemické reakce pouze jednou. Ale v dobíjecích lithium-iontových bateriích, které napájejí chytré telefony, jsou reakce „reverzibilní“. Když baterie vybije, chemická reakce produkuje elektřinu, a když se baterie znovu nabije, chemické reakce absorbují Napájení.

Rychlé nabíjení

Takže jsme zjistili, jak se baterie nabíjejí a vybíjejí. Ale abyste pochopili, jak funguje rychlé nabíjení, musíte vědět něco o něčem, čemu se říká regulátor nabíjení.

Rychlá poznámka na okraj:

Vzhledem k tomu, že v průběhu naší diskuse budeme hovořit o voltech, ampérech a wattech, zde je opakování. Volty jsou mírou napětí, ampéry jsou mírou proudu a watty jsou mírou elektrického výkonu. Běžnou analogií je zahradní hadice: Volty jsou ekvivalentní tlaku vody v hadici; proud je ekvivalentní průtoku; příkon je ekvivalentní objemu výstřiku trysky. Watty jsou tedy součinem voltů a ampérů – volty (V) krát ampéry (A) se rovnají wattům (W).

Baterie smartphonu se nabíjejí, když jimi prochází proud. Větší proud a vyšší napětí nabíjejí baterie rychleji, ale existuje limit toho, co mohou vzít. Regulátor nabíjení (IC) chrání před nebezpečnými špičkami proudu.

Čip ovladače reguluje celkový tok elektřiny do a z baterie. Obecně řečeno, lithium-iontové regulátory definují proud (v ampérech), při kterém se baterie nabíjí, měřením proudu a napětí baterie a následnou úpravou protékajícího proudu. Některé používají stejnosměrný převodník na stejnosměrný proud ke změně vstupního napětí a lepší integrované obvody upravují odpor mezi vstupem nabíječky a svorkou baterie, aby zvýšily nebo snížily tok proudu.

Množství proudu, který regulátor nabíjení odebírá, je obecně dáno softwarem telefonu.

Standardy USB nabíjení

Pokud stále nehýbete Palm Pilotem z počátku 90. let, je pravděpodobné, že se váš smartphone dobíjí přes USB kabel. Existuje opravdu dobrý důvod: Kromě toho, že kabely USB je poměrně snadné najít dní má USB opravdu robustní, dobře definovaný standard nabíjení zvaný USB Power Delivery Specifikace.

Fórum USB Implementers Forum specifikuje několik typů, jeden pro každou odpovídající specifikaci USB: USB 1.0, 2.0, 3.0/3.1/3.2 a USB4. USB 1.0 a 2.0 jsou stále vzácnější a nekompatibilní s našimi moderními smartphony. Porty USB 3.0 standardně tlačí 5V/0,9A (4,5W).

Ale upgradem na fyzické připojení USB-C (oválná oboustranná zástrčka na novějších smartphonech) a USB 3.1 (a verze po něm) se PD může stát úplně jiným zvířetem. Je technicky schopný nést specifikaci USB 2.0, ale většina výrobců volí nejnovější standardy, jako je USB 3.2 nebo USB4, které mohou potenciálně poskytovat mnohem vyšší napětí.

Tyto pozdější standardy USB umožňují zařízením využívat specifikaci USB Power Delivery (USB-PD), která od verze USB-PD 3.1 má maximální výstupní výkon 48V (240W) nabíjení, i když zařízení mají tendenci zůstat na začátku u verze 20V/5A (100W). Smartphony zatím nespotřebovávají tolik energie – výrobci se běžně drží nižšího proudu (například 3A), ale je to přínos pro notebooky USB-C, jako jsou MacBook Pro a Google Chromebook Pixel.

Mírně komplikující věci je Specifikace nabíjení baterie, která se konkrétně zabývá energií čerpanou z USB portu pro nabíjení. Nejnovější specifikace, Rev 1.2, definuje tři různé zdroje napájení: standardní výstupní port (SDP), nabíjecí výstupní port (CDP) a vyhrazený nabíjecí port (DCP). CDP, specifikace moderních smartphonů, notebooků a dalšího hardwaru, může dodávat až 1,5 A.

Plně kompatibilní smartphony a nabíječky respektují limity USB 2.0 a BC1.2, ale ne všechny telefony a nabíječky jsou kompatibilní. To je důvod, proč obecně řečeno, smartphony vždy standardně používají nejnižší rychlost nabíjení.

Specifikace USB jsou však spíše pokyny než výrok. Standardy rychlého nabíjení, jako je Qualcomm Quick Charge a Samsung Adaptive Fast Charging, mohou přesáhnout USB parametry napětí, ale záměrně – to je důvod, proč je váš telefon schopen dobít během několika minut hodin.

Standardy rychlého nabíjení: Jaký je rozdíl?

USB-PD také poskytuje pouze energii, kterou zařízení potřebuje, takže stejná nabíječka USB-PD může nabíjet smartphone nejvyšší rychlostí, ale pak také nabíjet notebook rychlostí své nejvyšší rychlost.

Různí výrobci používají standard USB-PD odlišně. Zde je příklad, jak jej používají Apple a Google.

Rychlé nabíjení Apple přes USB-PD

Klady

• USB-PD, průmyslový standard, funguje s rostoucím počtem zařízení.

Nevýhody

• Abyste toho mohli využít, budete muset zaplatit pár babek – Apple v krabici pro mnoho svých telefonů nezahrnuje nabíječky kompatibilní s USB-PD.

Standard USB Power Delivery (USB-PD) byl vyvinut společností Fórum implementátorů USB (USB-IF) a je to standard, který může každý výrobce použít na jakémkoli zařízení s portem USB. Je schopen dodat až 100 W, takže je vhodný pro použití se všemi druhy zařízení kromě smartphonů, včetně některých notebooků, za předpokladu, že mají port USB-C. USB-PD přináší i další výhody. Směr síly není pevně daný, takže najdete přenosné nabíječky baterií, které mají například port USB-C, který lze použít k nabíjení jiného zařízení nebo k nabíjení samotné baterie.

Apple iPhone od iPhone 8 až po modely iPhone 12 implementovat USB-PD, stejný průmyslový standard, jaký používají iPad Pro, 12palcový MacBook, Chromebook Pixel od Google a Lenovo X1 Carbon. Vzájemná kompatibilita je jeho největší výhodou — USB-PD nevyžaduje žádné speciální kabely ani nástěnné adaptéry.

Podporované výstupy, kabely a adaptéry

Budete-li chtít využít výhod, budete si muset vybrat příslušenství iPhone je kompatibilní s USB-PD protože Apple až donedávna nepřibaloval kabely nebo adaptéry USB-C do krabic iPhone. Budete si také muset koupit kabel Lightning na USB-C, který podporuje USB-PD – pokud použijete standardní kabel Lightning s adaptérem USB-C na USB-A, nabíječka bude mít ve výchozím nastavení nejnižší příkon.

Zde je co Apple doporučuje:

• Apple 18W, 20W, 29W, 30W, 61W, 87W nebo 96W napájecí adaptér USB-C.
• Srovnatelný napájecí adaptér USB-C od třetí strany, který podporuje USB Power Delivery (USB-PD).

Rychlost nabíjení

Bez ohledu na to, jakou nabíječku USB-C si koupíte, budete se muset ve svém iPhonu smířit s pevně zakódovanými bezpečnostními limity. Rychlé nabíjení se spustí, když je kapacita mezi 0 % a 79 %, ale zastaví se, když dosáhne 80 %.

Pokud vám nevadí zaplatit pár dolarů navíc za nabíjení příslušenství, získáte mnohem rychlejší nabíjení, než byste jinak. Rychle nabíjecí iPhony se mohou pomocí USB-PD nabít z 0 % na 50 % za 30 minut.

Rychlé nabíjení Google přes USB-PD

Klady

• Stejná sada USB-PD bude fungovat s řadou zařízení.
• Google dodává v krabici rychlonabíjecí nabíječku a kabel.

Nevýhody

• Nejvyšší rychlosti nejsou tak rychlé, jak nabízejí někteří jiní výrobci.

Každý telefon Google Pixel, od originálu až po Pixel 4a, je schopen rychlého kabelového nabíjení až 18W pomocí standardu USB-PD. Nevyžaduje žádné speciální nabíječky ani kabely.

Podporované výstupy, kabely a adaptéry

Chcete-li využívat maximální rychlosti nabíjení, můžete použít nabíječku a kabel v krabici s telefonem Pixel. Pokud se rozhodnete pro příslušenství třetích stran, použijte jakýkoli USB-C s napájecími adaptéry a kabely USB 2.0. Pokud použijete kabel USB-C na USB-A, bude se váš Pixel nabíjet pomaleji, bez ohledu na napájecí adaptér, ke kterému se připojíte.

Rychlost nabíjení

Telefon Pixel se může nabíjet rychle z 0 % až na přibližně 80 %, ale za tímto bodem se zpomalí. Stejná omezení najdete u většiny telefonů.

Pomocí dodaného kabelu a 18W adaptéru nebo jakéhokoli slušného jiného výrobce s podobným nebo vyšším hodnocením můžete získat sedm hodin používání z 15minutového nabíjení.

Rychlé nabíjení Qualcomm

Klady

• Jeden z nejrozšířenějších standardů nabíjení.
• Zpětně kompatibilní se staršími verzemi Quick Charge.
• Vestavěné bezpečnostní prvky zabraňují přehřátí a zkratu.

Nevýhody

• Quick Charge 3.0 není kompatibilní s USB-PD.

Quick Charge od výrobce čipů Qualcomm je jedním z nejrozšířenějších standardů nabíjení na trhu. To není chyba – je to volitelná funkce technologie Qualcomm system-on-chip, jako je Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 a další, která pohání telefony jako Samsung Galaxy S10, Google Pixel 3, a LG V40 ThinQ. Tato technologie však není vázána na procesory Qualcomm Snapdragon – každý výrobce smartphonu může licencovat technologii řízení napájení Quick Charge.

Technické specifikace a kompatibilní adaptéry

Quick Charge dosahuje rychlého nabíjení zvýšením nabíjecího napětí, což zase zvyšuje příkon. Oznámeno v červenci 2020, Rychlé nabíjení 5 je nejnovější standard v řadě slibující schopnost dobít telefony na 50 % za pět minut. Zatímco podpora je v současné době omezena na nejnovější telefony, jako je např Samsung Galaxy S20, Podpora Quick Charge 4.0+ je stále oblíbenější. Najdete ho v telefonech, jako je např LG G8 ThinQ, Razer Phone 2, a Xiaomi Mi Mix 3a dokáže dodat výkon až 27W.

Quick Charge 4 a novější mají další bonus v podobě kompatibility s nabíječkami USB-PD, ale Quick Charge 3.0 a starší fungují pouze s příslušenstvím s certifikací Quick Charge. Přesto všudypřítomnost Quick Charge znamená, že je z čeho vybírat. Web společnosti Qualcomm obsahuje částečný seznam nejoblíbenějších možností.

Rychlost nabíjení

Qualcomm tvrdí, že Quick Charge 5 dokáže plně dobít smartphony za 15 minut a telefon na 50 % za pouhých pět minut.

v naše testování, Quick Charge 4+ nabilo velkou 4 000mAh baterii Razer Phone 2 z 18 % na 90 % za něco málo přes hodinu.

Bezpečnostní opatření

Inteligentní tepelné vyvažování Quick Charge přenáší proud nejchladnější cestou a senzory zařízení monitorují teplotu pouzdra a konektoru, aby se zabránilo přehřátí a zkratu.

Super rychlé nabíjení Samsung a adaptivní rychlé nabíjení

Klady

• Vestavěný do všech zařízení Samsung.
• Adaptivní rychlé nabíjení kompatibilní s Quick Charge 2.0 a Super Fast Charging kompatibilní s USB PD.

Nevýhody

• Bývá konzervativní.

Adaptivní rychlé nabíjení Samsung je exkluzivní pro zařízení Galaxy. Na rozdíl od Quick Charge a dalších konkurenčních rychlých standardů je plně kompatibilní s Exynos, systémem na čipu, který se běžně vyskytuje v mezinárodních variantách zařízení Samsung.

Samsung představil super rychlé nabíjení s Samsung Galaxy S10 5G. Tento telefon má baterii o kapacitě 4 500 mAh a podporuje nabíjení až 25 W se standardem nabíjení USB Power Delivery 3.0 PPS (Programmable Power Supply). The Samsung Galaxy Note 10 Plus zasáhne dokonce vyšší rychlostipomocí Super Fast Charging 2.0 (stejně jako novější modely, jako je S20 a Note 20). K dosažení nejrychlejšího nabíjení, které dokáže, však vyžaduje speciální adaptér s neobvyklým 10V a 4,5A jmenovitým výkonem 45W, což znamená, že vyžaduje také 5A kabel.

Technické specifikace a kompatibilní adaptéry

Adaptivní rychlé nabíjení Samsung má teoretický vrchol 9V/2A (18W), zatímco super rychlé nabíjení má vrchol 10V/4,5A (45W) s cestovním adaptérem a 25W při zapojení do normální nabíječky. Obě normy bývají v praxi o něco konzervativnější. Využití nejvyšších rychlostí obou vyžaduje zakoupení certifikované nabíječky, ale většina zařízení Samsung podporuje příslušenství kompatibilní s Quick Charge nebo PPS.

Rychlost nabíjení

Samsung nezveřejňuje časy nabíjení pro adaptivní rychlé nabíjení nebo super rychlé nabíjení. Ale v naše testování, Galaxy S8, který má 3 000mAh baterii, trvalo asi dvě hodiny, než se plně nabil. Note 10 Plus úplné nabití trvalo asi hodinu pomocí standardu Super Fast Charging.

Bezpečnostní opatření

Technické statistiky adaptivního rychlého nabíjení je těžké získat, ale neoficiálně řečeno, je to na konzervativní straně. Podle Podrobná analýza XDA Podle standardů rychlého nabíjení si Galaxy S8 Plus udržuje nejnižší teplotu ze všech vlajkových lodí s rychlým nabíjením na trhu.

Motorola TurboPower

Klady

• Zabudováno do všech zařízení Motorola.
• Kompatibilní s Quick Charge 3.0.

Nevýhody

• Ne tak rychle jako některé standardy nabíjení.

Standard TurboPower společnosti Motorola, vylepšená verze Quick Charge 3.0, se dodává na zařízeních Motorola, jako je např. Moto G Power 2021.

Technické specifikace a kompatibilní adaptéry

Adaptéry TurboPower se dodávají ve třech variantách: TurboPower 15, TurboPower 25 a TurboPower 30. Nejrychlejší, TurboPower 30, dodává 5V a až 5,7A při výkonu zhruba 28,5W.

TurboPower nabízí více než nabíječku. Motorola říká, že spolupracuje s výrobci na navrhování vlastních baterií a že její software pro správu napájení monitoruje stav baterie a její stav a poté podle toho upravuje příchozí nabíjení.

Stejně jako Samsung Adaptive Fast Charge nepotřebujete k rychlému nabíjení smartphonu vybaveného TurboPower adaptér TurboPower. Standard nabíjení Motorola je kompatibilní s jakýmkoli adaptérem Quick Charge 3.0 (nebo novějším).

Rychlost nabíjení

Motorola tvrdí, že TurboPower 30 dokáže zajistit až 15 hodin výdrže baterie za 15 minut.

Bezpečnostní opatření

Hardware řízení teploty TurboPower je navržen tak, aby nedocházelo ke zpomalování nabíjení v důsledku tepla, říká Motorola, a k udržení stabilní a rychlé rychlosti nabíjení.

OnePlus Warp Charge a Oppo VOOC

Klady

• Udržuje telefony chladnější.
• Jeden z nejrychlejších standardů nabíjení.
• Adaptéry dodávané s kompatibilními smartphony.

Nevýhody

• Vysoce proprietární.

Shenzhen, čínský OnePlus licencuje Warp Charge (původně nazývaný Dash Charge) od Oppo. Je založen na systému VOOC (Voltage Open Multi-Step Constant-Current Charging) společnosti Oppo a je hlavní funkcí v OnePlus 6T a každý další telefon OnePlus zpět na OnePlus 3. Oppo také vyvinulo mnohem rychlejší Super VOOC, ale je k dispozici pouze v několika telefonech, jako je Oppo RX17 Pro.

Technické specifikace a kompatibilní adaptéry

Warp Charge používá speciální nástěnný adaptér, který moduluje proud v reálném čase. Mikrokontrolér monitoruje úroveň nabití a synchronizuje se s obvody telefonu, aby reguloval napětí a proud, a speciálně navržený kabel dodává větší proud a zároveň minimalizuje kolísání napájení.

To vše je proprietární. Warp Charge funguje pouze s telefony OnePlus a kompatibilními nástěnnými adaptéry a nabíječkami do auta. Externí baterie s certifikací Warp Charge je těžké sehnat a standard rychlého nabíjení OnePlus ne práce s běžně dostupnými kabely USB — Kabely Warp Charge jsou o něco tlustší, aby se do nich vešly další Napětí.

Pokud si však koupíte telefon OnePlus, nebudete muset platit navíc. Každý smartphone OnePlus je dodáván s nástěnným adaptérem kompatibilním s Warp Charge a nabíjecím kabelem.

Rychlost nabíjení

Zjistili jsme, že Warp Charge se při nabíjení osvědčilo jako velmi efektivní OnePlus 9 Pro z nuly na 100 % za 31 minut.

Oppo tvrdí, že telefony s podporou VOOC se mohou nabít na 75 % za 30 minut. Když jsme nabili systém Super VOOC pomocí Oppo RX17 Pro, šlo to z 0 % na 40 % za pouhých 10 minut.

Bezpečnostní opatření

Warp Charge je navržen tak, aby rychle odváděl teplo. Protože nabíječka transformuje vysoké napětí ze zdroje napájení adaptéru na nižší napětí, většina z nich teplo z přeměny se nikdy nedostane do telefonu a stálý proud snižuje potenciál tepelného záření škrcení.

Zařízení kompatibilní s Warp Charge mají také hardware pro řízení a odvod tepla, který prochází důkladnou pětibodovou bezpečnostní kontrolou.

Huawei SuperCharge

Klady

• Kompatibilita s USB-PD.
• Důkladná bezpečnostní opatření.
• Adaptéry dodávané s kompatibilními smartphony.

Nevýhody

• Potenciálně pomalejší než některé standardy.

SuperCharge, proprietární standard nabíjení od čínského výrobce smartphonů Huawei, je zabudován do telefonů, jako je tento Huawei P40 Pro, Huawei P30 Pro, Huawei Mate 20 Proa Huawei P10. Je to trochu jako Quick Charge v tom, že používá vyšší než průměrné napětí k dosažení rychlejšího nabíjení, ale je v tom trochu víc, než se na první pohled zdá.

Technické specifikace a kompatibilní adaptéry

SuperCharge automaticky přizpůsobuje vstupní napětí a proud ve zdi na základě stavu baterie telefonu a vnitřní teploty telefonu. Starší nástěnné adaptéry a nabíječky do auta kompatibilní se SuperCharge podporují tři režimy nabíjení — 5V/2A, 4,5V/5A a 5V/4,5A (až do 22,5W) — a k regulaci napětí použijte čipovou sadu v nabíječce, čímž eliminujete potřebu tepla produkujícího napětí v telefonu proměna. Nejnovější verze nabízí 10V/4A až 40W.

Na rozdíl od proprietárních standardů nabíjení, jako je Pump Express a Dash Charge, je Supercharge kompatibilní s USB-PD. Je to díky protokolu Smart Charge společnosti Huawei, který inteligentně přepíná mezi režimy nabíjení v závislosti na připojeném nabíjecím adaptéru.

Využití technologie Huawei SuperCharge vyžaduje zakoupení kompatibilního nástěnného adaptéru, ale nativní kompatibility se standardem Qualcomm Quick Charge znamená, že všechna zařízení kompatibilní se SuperCharge mohou využívat výhody Quick Charge Nabít. Každý smartphone kompatibilní se SuperCharge je dodáván s kompatibilním nástěnným adaptérem.

Rychlost nabíjení

Nejnovější nabíječka Huawei tvrdí, že podporuje rychlosti SuperCharge až 135W, i když ještě nevyšel a Huawei nevyrábí smartphony, které by snesly něco víc než kolem 44W.

Bezpečnostní opatření

Funkce SuperCharge je spolu s funkcí Smart Charge dostupná na zařízeních Huawei. Tento jedinečný nástroj dokáže přečíst jakoukoli nabíječku, kterou používáte, a určit její optimální kapacitu. Odtud může nástroj upravit napětí nabíječky, jak potřebuje.

Výrobci vytvořili SuperCharge se specifickými konstrukčními prvky pro pečlivé ovládání vyšších proudů. Některé z těchto součástí zahrnují osmidílný chladicí systém a obložení, které dokáže udržet zařízení o 5 stupňů Celsia chladnější než jiné způsoby nabíjení. Zařízení Huawei Supercharge jsou vyrobena tak, aby vydržela, a jsou důkladně testována, aby bylo zajištěno, že produkty splňují přísné bezpečnostní a výkonové normy. Společnost bude testovat svá zařízení v ročním pokusu, aby sledovala jejich produkty v extrémních podmínkách v průběhu času.

Budoucnost rychlého nabíjení

Víme, že toto je podcenění roku, ale technologie se rychle vyvíjí. Můžete se vsadit, že rychlé nabíjení se brzy stane univerzálním standardem a během několika příštích let pravděpodobně pomalu nahradí průměrné nabíječky. Díky velkému nárůstu integrovaných obvodů, regulátorů nabíjení, adaptérů a kabelů by se telefony mohly brzy potenciálně dobíjet během několika minut namísto několika hodin. Raný model rychlonabíječky nedávno získal popularitu pro své sliby zvýšit přenositelnost vašeho zařízení a rychle nabíjet.

Vzhledem k tomu, že se tato technologie vyvíjí a stává se dostupnější, bude rychlé nabíjení nadále růst a zlepšovat se s výrobou. Současné prototypy se mohou pochlubit neuvěřitelnou rychlostí, jako například tvrzení společnosti Xiaomi, že její technologie HyperCharge dokáže nabíjet baterii 4 000 mAh za osm minut, ale o nových standardech se dozvíme více, až budou plně vyvinuty a objeví se na trhu.

Doporučení redakce

• Co je NFC? Jak to funguje a co s tím můžete dělat
• Jak změnit operátora
• Skládací bezdrátová powerbanka Otterbox nabízí rychlé nabíjení při hraní her
• Kolik RAM vlastně smartphone potřebuje? Zeptali jsme se odborníků
• Bude tento odemčený telefon fungovat s vaším bezdrátovým operátorem? Zde je návod, jak to říct