Come funziona la ricarica rapida? Ogni standard a confronto

Nel mercato sempre più competitivo degli smartphone, le persone esaminano meticolosamente ogni singola funzionalità che gli smartphone hanno da offrire, dalle dimensioni dello schermo alla potenza di elaborazione, prima di scegliere il modello migliore. miglior smartphone per loro.

Una relativamente nuova arrivata tra le funzionalità più ricercate è la ricarica rapida. La tecnologia ora consente una ricarica rapida durante i tempi di inattività limitati che troviamo nella nostra frenetica vita quotidiana. Chi non vorrebbe uno smartphone che si ricarica in pochi minuti invece che in ore?

se solo fosse così semplice. Gli standard di tariffazione sono un complicato mix di chimica e fisica e ciascuno presenta una serie di limitazioni, tra cui anche l’incompatibilità. A peggiorare le cose, i produttori di smartphone tendono ad applicare etichette confuse sulla loro tecnologia di ricarica.

Allora come funziona la ricarica rapida? Fai un respiro profondo. La nostra guida agli standard di ricarica wireless più diffusi sul mercato li suddivide al livello più elementare. Ecco tutto ciò che devi sapere su Samsung Adaptive Fast Charging, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge e altro ancora.

Le basi

Come funziona la ricarica veloce

Prima di addentrarci nel dettaglio, cominciamo con i fondamenti.

Ogni smartphone ha una batteria e ogni batteria fornisce energia più o meno allo stesso modo.

Le cellule costituite da due elettrodi (uno positivo e uno negativo) e un elettrolita catalizzano le reazioni che convertono i composti in nuove sostanze. Nel corso del tempo, negli elettrodi si formano ioni – atomi con troppo pochi o troppi elettroni – che guidano un flusso di elettroni al terminale esterno negativo della batteria e fornendo al telefono una corrente elettrica carica.

Nelle batterie non ricaricabili, queste reazioni chimiche si verificano solo una volta. Ma nelle batterie ricaricabili agli ioni di litio che alimentano gli smartphone, le reazioni sono “reversibili”. Quando la batteria si scarica, la reazione chimica produce elettricità e quando la batteria si ricarica, le reazioni chimiche assorbono energia.

Ricarica rapida

Quindi abbiamo stabilito come le batterie si caricano e si scaricano. Ma per capire come funziona la ricarica veloce, devi conoscere qualcosa chiamato controller di carica.

Una breve nota a margine:

Poiché nel corso della nostra discussione faremo riferimento a volt, amp e watt, ecco un ripasso. I volt sono una misura della tensione, gli ampere sono una misura della corrente e i watt sono una misura della potenza elettrica. Un'analogia comune è un tubo da giardino: i volt equivalgono alla pressione dell'acqua nel tubo; la corrente è equivalente alla portata; la potenza è equivalente al volume dello spruzzo del beccuccio. I watt, quindi, sono il prodotto di volt e ampere: volt (V) per ampere (A) equivale a watt (W).

Le batterie degli smartphone si caricano quando vengono attraversate da corrente. Una corrente e una tensione più elevate caricano le batterie più velocemente, ma c’è un limite a ciò che possono sopportare. Il regolatore di carica (IC) protegge da pericolosi picchi di corrente.

Il chip del controller regola il flusso complessivo di elettricità in entrata e in uscita dalla batteria. In generale, i controller agli ioni di litio definiscono la corrente (in ampere) alla quale la batteria si carica misurando la corrente e la tensione della cella della batteria e quindi regolando la corrente che scorre all'interno. Alcuni utilizzano un convertitore CC-CC per modificare la tensione di ingresso, mentre i circuiti integrati più sofisticati regolano la resistenza tra l'ingresso del caricabatterie e il terminale della batteria per aumentare o diminuire il flusso di corrente.

La quantità di corrente assorbita dal controller di carica è generalmente determinata dal software del telefono.

Standard di ricarica USB

A meno che tu non stia ancora utilizzando un Palm Pilot dei primi anni '90, è probabile che il tuo smartphone si ricarichi tramite un cavo USB. C’è davvero una buona ragione: oltre al fatto che i cavi USB sono relativamente facili da trovare Oggi, l'USB ha uno standard di ricarica davvero robusto e ben definito chiamato USB Power Delivery Specifica.

L'USB Implementers Forum specifica diversi tipi, uno per ciascuna specifica USB corrispondente: USB 1.0, 2.0, 3.0/3.1/3.2 e USB4. USB 1.0 e 2.0 sono sempre più rari e incompatibili con i nostri moderni smartphone. Per impostazione predefinita, le porte USB 3.0 spingono 5 V/0,9 A (4,5 W).

Ma aggiornando alla connessione fisica USB-C (la spina reversibile di forma ovale sugli smartphone più recenti) e USB 3.1 (e versioni successive), il PD può diventare un animale completamente diverso. È tecnicamente in grado di supportare le specifiche USB 2.0, ma la maggior parte dei produttori opta per gli standard più recenti come USB 3.2 o USB4, che possono potenzialmente fornire una tensione molto più elevata.

Questi standard USB successivi consentono ai dispositivi di sfruttare le specifiche USB Power Delivery (USB-PD) che, a partire da USB-PD versione 3.1, ha una potenza massima in uscita di 48 V (240 W), anche se i dispositivi tendono a rimanere con la versione da 20 V/5 A (100 W) per il momento. Gli smartphone non assorbono ancora così tanta energia: i produttori comunemente si attengono a un amperaggio inferiore (come 3A), ma è un vantaggio per i laptop USB-C come MacBook Pro e Google Chromebook Pixel.

A complicare leggermente le cose sono le specifiche di ricarica della batteria, che riguardano specificamente l'energia prelevata da una porta USB per la ricarica. Le specifiche più recenti, Rev 1.2, definiscono tre diverse fonti di alimentazione: porta downstream standard (SDP), porta downstream di ricarica (CDP) e porta di ricarica dedicata (DCP). CDP, la specifica dei moderni smartphone, laptop e altro hardware, può fornire fino a 1,5 A.

Gli smartphone e i caricabatterie pienamente conformi rispettano i limiti di USB 2.0 e BC1.2, ma non tutti i telefoni e i caricabatterie sono conformi. Ecco perché, in generale, gli smartphone utilizzano sempre la velocità di ricarica più bassa.

Tuttavia, le specifiche USB sono più simili a linee guida che a dettami. Gli standard di ricarica rapida come Quick Charge di Qualcomm e Adaptive Fast Charging di Samsung potrebbero superare l'USB parametri di tensione delle specifiche, ma di proposito: ecco perché il tuo telefono è in grado di ricaricarsi in pochi minuti anziché ore.

Standard di ricarica rapida: qual è la differenza?

Inoltre, USB-PD fornisce solo la potenza di cui il dispositivo ha bisogno, quindi lo stesso caricabatterie USB-PD potrebbe caricare uno smartphone alla massima velocità ma anche caricare un laptop alla massima velocità. suo velocità massima.

Diversi produttori utilizzano lo standard USB-PD in modo diverso. Ecco come lo utilizzano Apple e Google, ad esempio.

Ricarica rapida Apple tramite USB-PD

Professionisti

• USB-PD, uno standard del settore, funziona con un numero crescente di dispositivi.

Contro

• Dovrai sborsare qualche soldo per trarne vantaggio: Apple non include caricabatterie compatibili con USB-PD nella confezione per molti dei suoi telefoni.

Lo standard USB Power Delivery (USB-PD) è stato sviluppato da Forum degli implementatori USB (USB-IF) ed è uno standard che qualsiasi produttore può utilizzare su qualsiasi dispositivo dotato di porta USB. È in grado di fornire fino a 100 W, quindi è adatto per l'uso con tutti i tipi di dispositivi oltre agli smartphone, inclusi alcuni laptop, purché dispongano di una porta USB-C. USB-PD offre anche altri vantaggi. La direzione del potere non è fissa, quindi lo troverai caricabatterie portatili, ad esempio, che dispongono di una porta USB-C che può essere utilizzata sia per caricare un altro dispositivo sia per caricare la batteria stessa.

iPhone Apple da iPhone 8 a i modelli iPhone 12 implementare USB-PD, lo stesso standard di settore utilizzato dall'iPad Pro, dal MacBook da 12 pollici, dal Chromebook Pixel di Google e dall'X1 Carbon di Lenovo. L'intercompatibilità è il suo più grande vantaggio: USB-PD non richiede cavi speciali o adattatori a muro.

Uscite, cavi e adattatori supportati

Dovrai sborsare per gli accessori se vuoi approfittarne Compatibilità USB-PD di iPhone perché Apple non ha imballato cavi o adattatori USB-C nelle scatole dell'iPhone fino a poco tempo fa. Dovrai inoltre acquistare un cavo da Lightning a USB-C che supporti USB-PD: se utilizzi un cavo Lightning standard con un adattatore da USB-C a USB-A, il caricabatterie verrà impostato automaticamente sulla potenza più bassa.

Ecco cosa Apple consiglia:

• Alimentatore USB-C Apple da 18 W, 20 W, 29 W, 30 W, 61 W, 87 W o 96 W.
• Un adattatore di alimentazione USB-C di terze parti comparabile che supporta USB Power Delivery (USB-PD).

Velocità di ricarica

Indipendentemente dal caricabatterie USB-C che acquisti, dovrai sopportare limiti di sicurezza codificati nel tuo iPhone. La ricarica rapida si attiva quando la capacità è compresa tra lo 0% e il 79%, ma si interrompe quando raggiunge l'80%.

Se non ti dispiace sborsare qualche dollaro in più per caricare gli accessori, otterrai una ricarica molto più veloce di quanto faresti altrimenti. Gli iPhone a ricarica rapida possono caricarsi dallo 0% al 50% in 30 minuti utilizzando USB-PD.

Ricarica rapida Google tramite USB-PD

Professionisti

• Lo stesso kit USB-PD funzionerà con numerosi dispositivi.
• Google fornisce nella confezione un caricabatterie e un cavo per la ricarica rapida.

Contro

• Le velocità massime non sono così elevate come quelle offerte da altri produttori.

Ogni telefono Google Pixel, dall'originale al Pixel 4a, è in grado di effettuare una ricarica rapida via cavo fino a 18 W utilizzando lo standard USB-PD. Non richiede caricabatterie o cavi speciali.

Uscite, cavi e adattatori supportati

Puoi utilizzare il caricabatterie e il cavo inclusi nella confezione con il tuo telefono Pixel per usufruire della massima velocità di ricarica. Se scegli accessori di terze parti, utilizza qualsiasi USB-C con adattatori e cavi USB 2.0. Se utilizzi un cavo da USB-C a USB-A, il tuo Pixel verrà caricato più lentamente, indipendentemente dall'alimentatore a cui ti colleghi.

Velocità di ricarica

Un telefono Pixel può caricarsi rapidamente dallo 0% fino a circa l'80%, ma oltre questo punto rallenterà. Troverai le stesse limitazioni con la maggior parte dei telefoni.

Utilizzando il cavo e l'adattatore da 18 W in dotazione o qualsiasi altro decente di terze parti con una potenza simile o superiore, puoi ottenere sette ore di utilizzo con una ricarica di 15 minuti.

Carica rapida Qualcomm

Professionisti

• Uno degli standard di ricarica più ampiamente implementati.
• Retrocompatibile con le versioni precedenti di Quick Charge.
• Le funzionalità di sicurezza integrate impediscono il surriscaldamento e i cortocircuiti.

Contro

• Quick Charge 3.0 non è compatibile con USB-PD.

Quick Charge del produttore di chip Qualcomm è uno degli standard di ricarica più ampiamente implementati sul mercato. Non è un errore: è una funzionalità opzionale della tecnologia system-on-chip di Qualcomm, come Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 e altri, che alimenta telefoni come il Samsung Galaxy S10, GooglePixel3, E LG V40 ThinQ. Ma la tecnologia non è legata ai processori Snapdragon di Qualcomm: qualsiasi produttore di smartphone è libero di concedere in licenza la tecnologia del controller di alimentazione di Quick Charge.

Specifiche tecniche e adattatori compatibili

Quick Charge consente una ricarica rapida aumentando la tensione di carica, che a sua volta aumenta la potenza. Annunciato a luglio 2020, Ricarica rapida 5 è l'ultimo standard della serie e promette la possibilità di ricaricare i telefoni al 50% in cinque minuti. Sebbene il supporto sia attualmente limitato ai telefoni recenti come Samsung Galaxy S20, il supporto Quick Charge 4.0+ sta diventando sempre più popolare. Puoi trovarlo nei telefoni come il LG G8 ThinQ, Telefono Razer 2, E Xiaomi Mi Mix 3e può fornire fino a 27 W di potenza.

Quick Charge 4 e versioni successive hanno il vantaggio aggiuntivo della compatibilità con i caricabatterie USB-PD, ma Quick Charge 3.0 e versioni precedenti funzionano solo con accessori certificati Quick Charge. Tuttavia, l’ubiquità di Quick Charge significa che ci sono molte tra cui scegliere. Il sito Web di Qualcomm presenta un elenco parziale delle opzioni più popolari.

Velocità di ricarica

Qualcomm afferma che Quick Charge 5 può ricaricare completamente gli smartphone in 15 minuti e portare un telefono al 50% in soli cinque minuti.

In i nostri test, Quick Charge 4+ ha portato la grande batteria da 4.000 mAh del Razer Phone 2 dal 18% al 90% in poco più di un'ora.

Misure di sicurezza

Il bilanciamento termico intelligente di Quick Charge sposta la corrente attraverso il percorso più freddo e i sensori del dispositivo monitorano la temperatura del case e del connettore per prevenire surriscaldamenti e cortocircuiti.

Ricarica super veloce Samsung e ricarica rapida adattiva

Professionisti

• Integrato in tutti i dispositivi Samsung.
• Ricarica rapida adattiva compatibile con Quick Charge 2.0 e ricarica super veloce compatibile con USB PD.

Contro

• Tende ad essere conservatore.

La ricarica rapida adattiva di Samsung è esclusiva dei dispositivi Galaxy. A differenza di Quick Charge e altri standard veloci concorrenti, è completamente compatibile con Exynos, il sistema su chip comunemente presente nelle varianti internazionali dei dispositivi Samsung.

Samsung ha introdotto la ricarica super veloce con il Samsung Galaxy S10 5G. Questo telefono ha una batteria da 4.500 mAh e supporta la ricarica fino a 25 W con lo standard di ricarica USB Power Delivery 3.0 PPS (alimentatore programmabile). IL Samsung Galaxy Note 10 Plus colpisce anche velocità più elevate, utilizzando Super Fast Charging 2.0 (come fanno i modelli successivi come S20 e Note 20). Tuttavia, per raggiungere la ricarica più veloce di cui è capace, è necessario un adattatore speciale con un insolito valore nominale di 10 V e 4,5 A per un'uscita di 45 W, il che significa che richiede anche un cavo da 5 A.

Specifiche tecniche e adattatori compatibili

La ricarica rapida adattiva di Samsung ha un picco teorico di 9 V/2 A (18 W), mentre la ricarica super veloce ha un picco di 10 V/4,5 A (45 W) con un adattatore da viaggio e 25 W quando collegato a un normale caricabatterie. Entrambi gli standard tendono ad essere un po’ più conservativi nella pratica. Per raggiungere le velocità più elevate di entrambi è necessario acquistare un caricabatterie certificato, ma la maggior parte dei dispositivi Samsung supporta accessori compatibili con Quick Charge o PPS.

Velocità di ricarica

Samsung non pubblica i tempi di ricarica per la ricarica rapida adattiva o la ricarica super veloce. Ma in i nostri test, il Galaxy S8, che ha una batteria da 3.000 mAh, ha impiegato circa due ore per ricaricarsi completamente. Il Note 10 Plus ci è voluta circa un'ora per ricaricarsi completamente utilizzando lo standard di ricarica super veloce.

Misure di sicurezza

Le statistiche tecniche della ricarica rapida adattiva sono difficili da ottenere, ma aneddoticamente parlando, sono piuttosto prudenti. Secondo L’analisi dettagliata di XDA degli standard di ricarica rapida, il Galaxy S8 Plus mantiene la temperatura più fresca di qualsiasi ammiraglia a ricarica rapida sul mercato.

Motorola TurboPower

Professionisti

• Integrato in tutti i dispositivi Motorola.
• Compatibile con la ricarica rapida 3.0.

Contro

• Non così veloce come alcuni standard di ricarica.

Lo standard TurboPower di Motorola, una versione ottimizzata di Quick Charge 3.0, viene fornito su dispositivi Motorola come Moto G Power 2021.

Specifiche tecniche e adattatori compatibili

Gli adattatori TurboPower sono disponibili in tre versioni: TurboPower 15, TurboPower 25 e TurboPower 30. Il più veloce, TurboPower 30, fornisce 5 V e fino a 5,7 A per circa 28,5 W di potenza.

TurboPower non è solo il caricabatterie. Motorola afferma di collaborare con i produttori per progettare batterie personalizzate e che il suo software di gestione dell'alimentazione monitora lo stato e la salute della batteria, quindi regola di conseguenza la carica in ingresso.

Proprio come Samsung Adaptive Fast Charge, non è necessario un adattatore TurboPower per caricare velocemente uno smartphone dotato di TurboPower. Lo standard di ricarica di Motorola è compatibile con qualsiasi adattatore Quick Charge 3.0 (o successivo).

Velocità di ricarica

Motorola afferma che TurboPower 30 può fornire fino a 15 ore di durata della batteria in 15 minuti.

Misure di sicurezza

L’hardware di gestione termica di TurboPower è progettato per evitare rallentamenti di ricarica dovuti al calore, afferma Motorola, e per mantenere una velocità di ricarica costante e veloce.

OnePlus Warp Charge e Oppo VOOC

Professionisti

• Mantiene i telefoni più freschi.
• Uno degli standard di ricarica più veloci.
• Adattatori inclusi con gli smartphone compatibili.

Contro

• Altamente proprietario.

OnePlus, con sede a Shenzhen, in Cina, concede in licenza Warp Charge (originariamente chiamato Dash Charge) da Oppo. Si basa sul sistema VOOC (Voltage Open Multi-Step Constant-Current Charging) di Oppo ed è una caratteristica principale del OnePlus 6T e ogni altro telefono OnePlus torna a OnePlus 3. Oppo ha anche sviluppato il Super VOOC, molto più veloce, ma è disponibile solo in una manciata di telefoni come il OppoRX17Pro.

Specifiche tecniche e adattatori compatibili

Warp Charge utilizza uno speciale adattatore da muro che modula l'amperaggio in tempo reale. Un microcontrollore monitora il livello di carica e si sincronizza con i circuiti del telefono per regolare tensione e corrente, mentre un cavo progettato su misura fornisce una maggiore corrente riducendo al minimo le fluttuazioni di potenza.

Tutto questo è proprietario. Warp Charge funziona solo con telefoni OnePlus e adattatori a muro e caricatori per auto compatibili. Le batterie esterne certificate Warp Charge sono difficili da trovare e lo standard di ricarica rapida di OnePlus no funziona con cavi USB standard: i cavi Warp Charge sono leggermente più spessi per accogliere l'extra voltaggio.

Tuttavia, non dovrai sborsare extra se acquisti un telefono OnePlus. Ogni smartphone OnePlus viene fornito con un adattatore da parete compatibile con Warp Charge e un cavo di ricarica.

Velocità di ricarica

Abbiamo scoperto che la Carica Warp si è rivelata molto efficace durante la ricarica l'OnePlus 9 Pro da zero al 100% in 31 minuti.

Oppo afferma che i telefoni abilitati VOOC possono caricarsi fino al 75% in 30 minuti. Quando abbiamo caricato il sistema Super VOOC con l'Oppo RX17 Pro, è passato dallo 0% al 40% in soli 10 minuti.

Misure di sicurezza

Warp Charge è progettato per dissipare rapidamente il calore. Poiché il caricabatterie trasforma l'alta tensione proveniente dalla fonte di alimentazione dell'adattatore in una tensione inferiore, nella maggior parte dei casi il calore derivante dalla conversione non raggiunge mai il telefono e la corrente costante riduce il potenziale termico strozzatura.

I dispositivi compatibili con Warp Charge dispongono inoltre di hardware di gestione del calore e dissipazione sottoposto a un approfondito controllo di sicurezza in cinque punti.

Huawei SuperCharge

Professionisti

• Compatibilità con USB-PD.
• Misure di sicurezza approfondite.
• Adattatori inclusi con gli smartphone compatibili.

Contro

• Potenzialmente più lento di alcuni standard.

SuperCharge, lo standard di ricarica proprietario del produttore cinese di smartphone Huawei, è integrato in telefoni come il Huawei P40Pro, Huawei P30Pro, Huawei Mate 20 Pro, e il Huawei P10. È un po’ come la ricarica rapida in quanto utilizza tensioni superiori alla media per ottenere una ricarica più rapida, ma c’è qualcosa in più di quanto sembri.

Specifiche tecniche e adattatori compatibili

SuperCharge adatta automaticamente la tensione e la corrente della parete in ingresso in base alle condizioni della batteria del telefono e alla temperatura interna del telefono. I vecchi adattatori da muro e caricatori per auto compatibili con SuperCharge supportano tre modalità di ricarica: 5 V/2 A, 4,5 V/5 A e 5 V/4,5 A (fino a 22,5 W) e utilizza un chipset nel caricatore per regolare la tensione, eliminando la necessità di tensione nel telefono che produce calore trasformazione. L'ultima versione offre 10 V/4 A per un massimo di 40 W.

A differenza degli standard di ricarica proprietari come Pump Express e Dash Charge, Supercharge è compatibile con USB-PD. Questo grazie al protocollo Smart Charge di Huawei, che passa in modo intelligente da una modalità di ricarica a seconda dell'adattatore di ricarica collegato.

Per sfruttare la tecnologia SuperCharge di Huawei è necessario acquistare un adattatore da muro compatibile, ma con compatibilità nativa con lo standard Quick Charge di Qualcomm significa che tutti i dispositivi compatibili con SuperCharge possono sfruttare Quick Carica. Ogni smartphone compatibile con SuperCharge viene fornito con un adattatore a muro compatibile.

Velocità di ricarica

L'ultimo caricabatterie di Huawei afferma di supportare le velocità SuperCharge fino a 135 W, anche se non è ancora stato rilasciato, e Huawei non produce smartphone che possano sopportare qualcosa di più di circa 44 W.

Misure di sicurezza

La funzionalità SuperCharge, insieme a Smart Charge, è disponibile sui dispositivi Huawei. Questo strumento unico è in grado di leggere qualunque caricabatterie tu stia utilizzando e individuarne la capacità ottimale. Da lì, lo strumento può modificare la tensione del caricabatterie secondo necessità.

I produttori hanno creato SuperCharge con caratteristiche di progettazione specifiche per controllare attentamente le correnti più elevate. Alcuni di questi componenti includono un sistema di raffreddamento in otto parti e un rivestimento che può mantenere i dispositivi a 5 gradi Celsius più freddi rispetto ad altri metodi di ricarica. I dispositivi Huawei Supercharge sono costruiti per durare e sono accuratamente testati per garantire che i prodotti soddisfino rigorosi standard di sicurezza e prestazioni. L'azienda testerà i propri dispositivi in ​​una prova della durata di un anno per osservare i propri prodotti in condizioni estreme nel tempo.

Il futuro della ricarica rapida

Sappiamo che questo è l'eufemismo dell'anno, ma la tecnologia è in rapida evoluzione. Puoi scommettere che la ricarica rapida diventerà presto lo standard universale e probabilmente sostituirà lentamente i caricabatterie medi nei prossimi anni. Grazie alla forte crescita dei circuiti integrati, dei regolatori di carica, degli adattatori e dei cavi, i telefoni potrebbero presto ricaricarsi nell’arco di pochi minuti invece che di diverse ore. Primo modello caricabatterie veloci hanno recentemente guadagnato popolarità per le loro promesse di aumentare la portabilità del dispositivo e di caricarlo rapidamente.

Man mano che questa tecnologia si evolve e diventa più accessibile, la ricarica rapida continuerà a crescere e migliorare con la produzione. I prototipi attuali vantano velocità incredibili, come l'affermazione di Xiaomi secondo cui la sua tecnologia HyperCharge può caricare una batteria da 4.000 mAh tra otto minuti, ma impareremo di più sui nuovi standard non appena saranno completamente sviluppati e appariranno sul mercato.

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