Hvordan fungerer hurtig opladning? Hver standard sammenlignet

På det stadig mere konkurrenceprægede smartphonemarked undersøger folk omhyggeligt hver eneste funktion, som smartphones har at tilbyde, fra skærmstørrelse til processorkraft, før de vælger bedste smartphone for dem.

En relativ nybegynder i rækken af ​​eftertragtede funktioner er hurtig opladning. Teknologien giver nu mulighed for en hurtig opladning i den begrænsede nedetid, vi oplever i vores travle hverdag. Hvem vil ikke have en smartphone, der oplades på få minutter i stedet for timer?

Hvis det bare var så enkelt. Opladningsstandarder er en kompliceret blanding af kemi og fysik, og hver har sit eget sæt af begrænsninger, med inkompatibilitet også et problem. For at gøre tingene værre har smartphoneproducenter en tendens til at smække forvirrende etiketter på deres opladningsteknologi.

Så hvordan fungerer hurtig opladning? Tag en dyb indånding. Vores guide til de mest populære trådløse opladningsstandarder på markedet bryder dem ned til deres mest grundlæggende niveau. Her er alt, hvad du behøver at vide om Samsung Adaptive Fast Charge, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge og mere.

Det grundlæggende

Sådan fungerer hurtig opladning

Før vi dykker ned i ukrudtet, lad os starte med det grundlæggende.

Hver smartphone har et batteri, og hvert batteri leverer strøm på nogenlunde samme måde.

Celler bestående af to elektroder (en positiv og en negativ) og en elektrolyt katalyserer reaktioner, der omdanner forbindelser til nye stoffer. Over tid dannes ioner - atomer med for få eller for mange elektroner - i elektroderne, hvilket driver en strømning af elektroner til batteriets negative ydre terminal og forsyner din telefon med en elektrisk oplade.

I ikke-genopladelige batterier forekommer disse kemiske reaktioner kun én gang. Men i de genopladelige lithium-ion-batterier, der driver smartphones, er reaktionerne "reversible". Når batteriet aflades, producerer den kemiske reaktion elektricitet, og når batteriet genoplades, absorberes de kemiske reaktioner strøm.

Hurtig opladning

Så vi har fastslået, hvordan batterier oplades og aflades. Men for at forstå, hvordan hurtig opladning fungerer, skal du vide lidt om noget, der hedder en ladecontroller.

En hurtig sidebemærkning:

Da vi vil henvise til volt, ampere og watt i løbet af vores diskussion, er her en genopfriskning. Volt er et mål for spænding, ampere er et mål for strøm, og watt er et mål for elektrisk effekt. En almindelig analogi er en haveslange: Volt svarer til vandtrykket i slangen; strømmen svarer til strømningshastigheden; watt svarer til volumen af ​​tudens spray. Watt er altså produktet af volt og ampere - volt (V) gange ampere (A) er lig med watt (W).

Smartphone-batterier oplades, når en strøm passerer gennem dem. Større strøm og højere spændinger oplader batterier hurtigere, men der er en grænse for, hvad de kan tåle. Laderegulatoren (IC) beskytter mod farlige strømspidser.

Controllerchippen regulerer den samlede strøm af elektricitet ind og ud af batteriet. Generelt definerer lithium-ion-controllere den strøm (i ampere), som batteriet oplades ved, ved at måle batteriets cellestrøm og spænding og derefter justere strømmen, der strømmer ind. Nogle bruger en DC-til-DC-konverter til at ændre indgangsspændingen, og mere avancerede integrerede kredsløb justerer modstanden mellem opladerindgangen og batteriterminalen for at rampe strømstrømmen op eller ned.

Mængden af ​​strøm, som laderegulatoren trækker, er generelt dikteret af telefonens software.

USB-opladningsstandarder

Medmindre du stadig rocker en Palm Pilot fra begyndelsen af ​​90'erne, er chancerne for, at din smartphone genoplades via et USB-kabel. Der er en rigtig god grund: Udover det faktum, at USB-kabler er relativt nemme at finde disse dage, har USB en virkelig robust, veldefineret opladningsstandard kaldet USB Power Delivery Specifikation.

USB Implementers Forum specificerer flere typer, en for hver tilsvarende USB-specifikation: USB 1.0, 2.0, 3.0/3.1/3.2 og USB4. USB 1.0 og 2.0 er mere og mere sjældne og inkompatible med vores moderne smartphones. Som standard skubber USB 3.0-porte 5V/0,9A (4,5W).

Men ved at opgradere til den fysiske USB-C-forbindelse (det ovale vendbare stik på nyere smartphones) og USB 3.1 (og versioner efter det), kan PD blive et helt andet dyr. Den er teknisk i stand til at bære USB 2.0-specifikationen, men de fleste producenter vælger de nyeste standarder som USB 3.2 eller USB4, som potentielt kan levere en meget højere spænding.

Disse senere USB-standarder giver enheder mulighed for at drage fordel af USB Power Delivery (USB-PD) specifikationen, som fra USB-PD version 3.1, har en maksimal udgangseffekt på 48V (240W) opladning, selvom enheder har en tendens til at holde sig til 20V/5A (100W)-versionen, når den begynder. Smartphones trækker ikke så meget strøm endnu - producenter holder sig normalt til en lavere strømstyrke (som 3A), men det er en velsignelse for USB-C bærbare computere som MacBook Pro og Google Chromebook Pixel.

Lidt komplicerede ting er Battery Charging Specification, som specifikt omhandler strøm trukket fra en USB-port til opladning. Den seneste spec, Rev 1.2, definerer tre forskellige strømkilder: Standard downstream-port (SDP), opladning downstream-port (CDP) og dedikeret opladningsport (DCP). CDP, specifikationen i moderne smartphones, bærbare computere og anden hardware, kan levere op til 1,5A.

Fuldt kompatible smartphones og opladere overholder grænserne for USB 2.0 og BC1.2, men ikke alle telefoner og opladere er kompatible. Det er derfor, generelt set, smartphones altid har den laveste opladningshastighed.

USB-specifikationerne er dog mere som retningslinjer end dictum. Hurtigopladningsstandarder som Qualcomms Quick Charge og Samsungs Adaptive Fast Charge kan overstige USB specs spændingsparametre, men med vilje - det er derfor, din telefon er i stand til at genoplade på få minutter i stedet for timer.

Hurtigopladningsstandarder: Hvad er forskellen?

USB-PD leverer også kun den strøm enheden har brug for, så den samme USB-PD oplader kunne oplade en smartphone i tophastighed, men så også oplade en bærbar kl. dens tophastighed.

Forskellige producenter anvender USB-PD-standarden forskelligt. Her er, hvordan Apple og Google bruger det, for eksempel.

Apple hurtig opladning via USB-PD

Fordele

• USB-PD, en industristandard, fungerer med et stigende antal enheder.

Ulemper

• Du bliver nødt til at betale et par dollars for at drage fordel - Apple inkluderer ikke USB-PD-kompatible opladere i kassen til mange af sine telefoner.

USB Power Delivery (USB-PD) standarden blev udviklet af USB Implementers Forum (USB-IF), og det er en standard, som enhver producent kan bruge på enhver enhed med en USB-port. Den er i stand til at levere op til 100W, så den er velegnet til brug med alle slags enheder ud over smartphones, inklusive nogle bærbare computere, forudsat at de har en USB-C-port. USB-PD giver også andre fordele. Retningen af ​​strømmen er ikke fast, så du finder bærbare batteriopladerefor eksempel, der har en USB-C-port, der både kan bruges til at oplade en anden enhed eller til at oplade selve batteripakken.

Apple iPhones fra iPhone 8 til og med iPhone 12-modellerne implementere USB-PD, den samme industristandard, som bruges af iPad Pro, 12-tommer MacBook, Googles Chromebook Pixel og Lenovos X1 Carbon. Interkompatibilitet er dens største fordel - USB-PD kræver ingen specielle kabler eller vægadaptere.

Understøttede udgange, kabler og adaptere

Du bliver nødt til at betale for tilbehør, hvis du vil drage fordel af iPhones USB-PD-kompatibilitet fordi Apple ikke har pakket USB-C-kabler eller adaptere i iPhone-kasser indtil for nylig. Du skal også købe et Lightning til USB-C-kabel, der understøtter USB-PD - hvis du bruger et standard Lightning-kabel med en USB-C til USB-A-adapter, vil opladeren som standard have den laveste watt.

Her er hvad Apple anbefaler:

• Apple 18W, 20W, 29W, 30W, 61W, 87W eller 96W USB-C-strømadapter.
• En sammenlignelig tredjeparts USB-C strømadapter, der understøtter USB Power Delivery (USB-PD).

Opladningshastighed

Uanset hvilken USB-C-oplader du køber, bliver du nødt til at finde dig i hårdkodede sikkerhedsgrænser i din iPhone. Hurtig opladning starter, når kapaciteten er mellem 0% og 79%, men stopper, når den når 80%.

Hvis du ikke har noget imod at give et par ekstra dollars til opladningstilbehør, får du meget hurtigere opladning, end du ellers ville. De hurtigopladede iPhones kan oplade fra 0 % til 50 % på 30 minutter ved hjælp af USB-PD.

Google hurtig opladning via USB-PD

Fordele

• Det samme USB-PD-sæt fungerer med en række enheder.
• Google leverer en hurtigoplader og kabel i æsken.

Ulemper

• Tophastighederne er ikke helt så hurtige, som nogle andre producenter tilbyder.

Alle Google Pixel-telefoner, fra originalen til Pixel 4a, er i stand til hurtig kablet opladning op til 18W ved hjælp af USB-PD-standarden. Det kræver ingen specielle opladere eller kabler.

Understøttede udgange, kabler og adaptere

Du kan bruge opladeren og kablet i æsken med din Pixel-telefon for at nyde maksimale opladningshastigheder. Hvis du går efter tilbehør fra tredjepart, skal du bruge enhver USB-C med USB 2.0-strømadaptere og -kabler. Hvis du bruger et USB-C til USB-A-kabel, oplader det din Pixel langsommere, uanset hvilken strømadapter du tilslutter til.

Opladningshastighed

En Pixel-telefon kan oplade hurtigt fra 0 % op til omkring 80 %, men den vil sænke farten ud over det punkt. Du finder de samme begrænsninger med de fleste telefoner.

Ved at bruge det medfølgende kabel og 18W adapter eller en hvilken som helst anstændig tredjepart med en lignende eller højere rating, kan du få syv timers brug fra en 15-minutters opladning.

Qualcomm Quick Charge

Fordele

• En af de mest udbredte opladningsstandarder.
• Bagudkompatibel med ældre versioner af Quick Charge.
• Indbyggede sikkerhedsfunktioner forhindrer overophedning og kortslutning.

Ulemper

• Quick Charge 3.0 er ikke USB-PD-kompatibel.

Chipmaker Qualcomms Quick Charge er en af ​​de mest udbredte opladningsstandarder på markedet. Det er ingen fejl - det er en valgfri funktion i Qualcomm system-on-chip-teknologi, som Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 og andre, som driver telefoner som Samsung Galaxy S10, Google Pixel 3, og LG V40 ThinQ. Men teknologien er ikke bundet til Qualcomms Snapdragon-processorer - enhver smartphone-producent kan frit licensere Quick Charges power controller-teknologi.

Tekniske specifikationer og kompatible adaptere

Quick Charge opnår hurtig opladning ved at øge ladespændingen, hvilket igen øger watt. Annonceret i juli 2020, Hurtig opladning 5 er den seneste standard i serien, der lover muligheden for at genoplade telefoner til 50 % på fem minutter. Mens support i øjeblikket er begrænset til nyere telefoner som f.eks Samsung Galaxy S20, Quick Charge 4.0+ support vokser i popularitet. Du kan finde det i telefoner som LG G8 ThinQ, Razer telefon 2, og Xiaomi Mi Mix 3, og den kan levere op til 27W strøm.

Quick Charge 4 og nyere har den ekstra bonus for kompatibilitet med USB-PD-opladere, men Quick Charge 3.0 og ældre fungerer kun med Quick Charge-certificeret tilbehør. Alligevel betyder Quick Charges allestedsnærværende, at der er masser at vælge imellem. Qualcomms hjemmeside har en delvis liste over de mest populære muligheder.

Opladningshastighed

Qualcomm hævder, at Quick Charge 5 kan genoplade smartphones fuldt ud på 15 minutter og bringe en telefon til 50 % på kun fem minutter.

I vores test, Quick Charge 4+ tog Razer Phone 2s store 4.000 mAh batteri fra 18 % til 90 % på lidt over en time.

Sikkerhedsforanstaltninger

Quick Charge's intelligente termiske balancering flytter strømmen via den sejeste vej, og enhedssensorer overvåger kabinet- og stiktemperaturerne for at forhindre overophedning og kortslutning.

Samsung superhurtig opladning og adaptiv hurtigopladning

Fordele

• Indbygget i alle Samsung-enheder.
• Adaptiv hurtigopladning kompatibel med Quick Charge 2.0 og superhurtig opladning kompatibel med USB PD.

Ulemper

• Har tendens til at være konservativ.

Samsungs Adaptive Fast Charging er eksklusivt til Galaxy-enheder. I modsætning til Quick Charge og andre konkurrerende hurtige standarder, er den fuldt ud kompatibel med Exynos, system-on-chip, der almindeligvis findes i internationale varianter af Samsungs enheder.

Samsung introducerede Super Fast Charging med Samsung Galaxy S10 5G. Denne telefon har et 4.500mAh batteri og understøtter op til 25W opladning med USB Power Delivery 3.0 PPS (Programmable Power Supply) opladningsstandard. Det Samsung Galaxy Note 10 Plus rammer lige højere hastigheder, ved hjælp af Super Fast Charging 2.0 (ligesom senere modeller som S20 og Note 20). Men for at nå den hurtigste opladning, den er i stand til, kræves der en speciel adapter med en usædvanlig 10V og 4,5A-rating til at udgange 45W, hvilket betyder, at den også kræver et 5A-kabel.

Tekniske specifikationer og kompatible adaptere

Samsungs Adaptive Fast Charging har en teoretisk topværdi på 9V/2A (18W), mens Super Fast Charging har en topværdi på 10V/4.5A (45W) med en rejseadapter og 25W, når den er tilsluttet en normal oplader. Begge standarder har en tendens til at være lidt mere konservative i praksis. At udnytte de højeste hastigheder af begge kræver køb af en certificeret oplader, men de fleste Samsung-enheder understøtter enten Quick Charge- eller PPS-kompatibelt tilbehør.

Opladningshastighed

Samsung offentliggør ikke opladningstider for adaptiv hurtigopladning eller superhurtig opladning. Men i vores test, Galaxy S8, som har et 3.000 mAh batteri, tog omkring to timer at genoplade helt. Note 10 Plus tog omkring en time at genoplade helt ved hjælp af Super Fast Charging-standarden.

Sikkerhedsforanstaltninger

Adaptive Fast Charging tekniske statistikker er svære at finde, men anekdotisk set er det på den konservative side. Ifølge XDAs detaljerede analyse af hurtigopladningsstandarder bevarer Galaxy S8 Plus den køligste temperatur af ethvert hurtigopladningsflagskib på markedet.

Motorola TurboPower

Fordele

• Indbygget i alle Motorola-enheder.
• Kompatibel med Quick Charge 3.0.

Ulemper

• Ikke så hurtigt som nogle opladningsstandarder.

Motorolas TurboPower-standard, en tilpasset version af Quick Charge 3.0, leveres på Motorola-enheder som f. Moto G Power 2021.

Tekniske specifikationer og kompatible adaptere

TurboPower-adaptere kommer i tre varianter: TurboPower 15, TurboPower 25 og TurboPower 30. Den hurtigste, TurboPower 30, leverer 5V og op til 5,7A til omkring 28,5W strøm.

Der er mere ved TurboPower end opladeren. Motorola siger, at det samarbejder med producenter om at designe brugerdefinerede batterier, og at dets strømstyringssoftware overvåger batteriets tilstand og tilstand og derefter justerer den indgående opladning i overensstemmelse hermed.

Ligesom Samsung Adaptive Fast Charge behøver du ikke en TurboPower-adapter for hurtigt at oplade en TurboPower-udstyret smartphone. Motorolas opladningsstandard er kompatibel med enhver Quick Charge 3.0 (eller nyere) adapter.

Opladningshastighed

Motorola hævder, at TurboPower 30 kan levere op til 15 timers batterilevetid på 15 minutter.

Sikkerhedsforanstaltninger

TurboPowers varmestyringshardware er designet til at undgå opladningsforsinkelser på grund af varme, siger Motorola, og for at opretholde en stabil og hurtig opladningshastighed.

OnePlus Warp Charge og Oppo VOOC

Fordele

• Holder telefoner køligere.
• En af de hurtigste opladningsstandarder.
• Adaptere inkluderet med kompatible smartphones.

Ulemper

• Meget proprietær.

Shenzhen, Kina-baserede OnePlus licenserer Warp Charge (oprindeligt kaldet Dash Charge) fra Oppo. Det er baseret på Oppos VOOC (Voltage Open Multi-Step Constant-Current Charging) system og er en overskriftsfunktion i OnePlus 6T og hver anden OnePlus-telefon tilbage til OnePlus 3. Oppo har også udviklet den meget hurtigere Super VOOC, men den er kun tilgængelig i en håndfuld telefoner som f. Oppo RX17 Pro.

Tekniske specifikationer og kompatible adaptere

Warp Charge bruger en speciel vægadapter, der modulerer strømstyrken i realtid. En mikrocontroller overvåger opladningsniveauet og synkroniserer med telefonens kredsløb for at regulere spænding og strøm, og et specialdesignet kabel leverer større strøm, mens strømudsving minimeres.

Alt dette er proprietært. Warp Charge fungerer kun med OnePlus-telefoner og kompatible vægadaptere og bilopladere. Warp Charge-certificerede eksterne batterier er svære at få fat i, og OnePlus' hurtigopladningsstandard gør det ikke arbejde med usb-kabler fra hylden — Warp Charge-kabler er lidt tykkere for at rumme det ekstra spænding.

Du behøver dog ikke at betale ekstra, hvis du køber en OnePlus-telefon. Hver OnePlus-smartphone kommer med en Warp Charge-kompatibel vægadapter og opladningsledning.

Opladningshastighed

Vi fandt ud af, at Warp Charge viste sig meget effektiv ved opladning OnePlus 9 Pro fra nul til 100 % på 31 minutter.

Oppo hævder VOOC-aktiverede telefoner kan oplades til 75 % på 30 minutter. Da vi opladede Super VOOC-systemet med Oppo RX17 Pro, gik det fra 0 % til 40 % på kun 10 minutter.

Sikkerhedsforanstaltninger

Warp Charge er designet til at aflede varme hurtigt. Fordi opladeren omdanner højspændingen fra adapterens strømkilde til en lavere spænding, vil det meste af varme fra konverteringen når aldrig telefonen, og den konstante strøm reducerer potentialet for termisk drosling.

Warp Charge-kompatible enheder har også varmestyring og -afledningshardware, der gennemgår en grundig fem-punkts sikkerhedskontrol.

Huawei SuperCharge

Fordele

• Kompatibilitet med USB-PD.
• Grundige sikkerhedsforanstaltninger.
• Adaptere inkluderet med kompatible smartphones.

Ulemper

• Potentielt langsommere end nogle standarder.

SuperCharge, den kinesiske smartphoneproducent Huaweis proprietære opladningsstandard, er indbygget i telefoner som Huawei P40 Pro, Huawei P30 Pro, Huawei Mate 20 Pro, og Huawei P10. Det er lidt ligesom Quick Charge, idet det bruger højere end gennemsnittet spændinger for at opnå hurtigere opladning, men der er lidt mere i det, end man kan se.

Tekniske specifikationer og kompatible adaptere

SuperCharge tilpasser automatisk den indgående vægspænding og strøm baseret på tilstanden af ​​telefonens batteri og telefonens interne temperatur. Ældre SuperCharge-kompatible vægadaptere og bilopladere understøtter tre opladningstilstande — 5V/2A, 4,5V/5A og 5V/4,5A (op til 22,5W) — og brug et chipsæt i opladeren til at regulere spændingen, hvilket eliminerer behovet for varmeproducerende spænding i telefonen transformation. Den seneste version tilbyder 10V/4A til op til 40W.

I modsætning til proprietære opladningsstandarder som Pump Express og Dash Charge er Supercharge kompatibel med USB-PD. Det er takket være Huaweis Smart Charge-protokol, som intelligent skifter mellem opladningstilstande afhængigt af, hvilken opladningsadapter der er tilsluttet.

At udnytte Huaweis SuperCharge-teknologi kræver køb af en kompatibel vægadapter, men indbygget kompatibilitet med Qualcomms Quick Charge-standard betyder, at alle SuperCharge-kompatible enheder kan drage fordel af Quick Oplade. Alle SuperCharge-kompatible smartphones leveres med en kompatibel vægadapter.

Opladningshastighed

Huaweis seneste oplader hævder at understøtte SuperCharge-hastigheder op til 135W, selvom den endnu ikke er udgivet, og Huawei producerer ikke smartphones, der kan tage noget mere end omkring 44W.

Sikkerhedsforanstaltninger

SuperCharge-funktionen er sammen med Smart Charge tilgængelig på Huawei-enheder. Dette unikke værktøj kan læse hvilken oplader du bruger, og lokalisere dens optimale kapacitet. Derfra kan værktøjet ændre opladerens spænding efter behov.

Producenterne skabte SuperCharge med specifikke designfunktioner til omhyggeligt at kontrollere højere strømme. Nogle af disse komponenter inkluderer et ottedelt kølesystem og en foring, der kan holde enheder 5 grader Celsius køligere end andre opladningsmetoder. Huawei Supercharge-enheder er bygget til at holde, og de er grundigt testet for at sikre, at produkterne lever op til strenge sikkerheds- og ydeevnestandarder. Virksomheden vil teste deres enheder i et årelangt forsøg for at observere deres produkter under ekstreme forhold over tid.

Fremtiden for hurtig opladning

Vi ved, at dette er årets underdrivelse, men teknologien er i hastig udvikling. Du kan vædde på, at hurtig opladning snart vil være den universelle standard og sandsynligvis langsomt vil erstatte gennemsnitlige opladere i løbet af de næste mange år. Takket være stor vækst i integrerede kredsløb, opladningscontrollere, adaptere og ledninger, kan telefoner snart potentielt genoplades i løbet af blot et par minutter i stedet for flere timer. Tidlig model hurtigopladere for nylig vundet popularitet for deres løfter om at øge din enheds portabilitet og oplade hurtigt.

Efterhånden som denne teknologi udvikler sig og bliver mere tilgængelig, vil hurtig opladning kun fortsætte med at vokse og forbedres med produktionen. Nuværende prototyper kan prale af utrolige hastigheder, såsom Xiaomis påstand om, at dens HyperCharge-teknologi kan oplade et 4.000 mAh batteri på otte minutter, men vi lærer mere om nye standarder, efterhånden som de er fuldt udviklede og dukker op på markedet.

Redaktørens anbefalinger

• Hvad er NFC? Hvordan det virker, og hvad du kan gøre med det
• Sådan skifter du telefonselskab
• Otterbox's Folding Wireless Power Bank tilbyder hurtig opladning, mens du spiller
• Hvor meget RAM har en smartphone egentlig brug for? Vi spurgte eksperterne
• Vil den ulåste telefon fungere med din trådløse operatør? Sådan fortæller du