急速充電はどのように機能しますか? あらゆる規格を比較

競争が激化するスマートフォン市場では、画面サイズから処理能力に至るまで、スマートフォンが提供するあらゆる機能を慎重に検討してから、スマートフォンを選択します。 最高のスマートフォン 彼らのために。

急速充電は、人気の高い機能の中で比較的新しい機能です。 テクノロジーのおかげで、忙しい日常生活の限られたダウンタイム中に急速充電が可能になりました。 数時間ではなく数分で充電できるスマートフォンを望まない人はいないでしょうか。

それがそんなに単純だったらいいのに。 充電規格は化学と物理学が複雑に混ざり合ったもので、それぞれに独自の制限があり、非互換性も問題となります。 さらに悪いことに、スマートフォンメーカーは自社の充電技術に紛らわしいラベルを貼る傾向があります。

では、急速充電はどのように機能するのでしょうか? 深呼吸する。 市場で最も人気のあるワイヤレス充電規格に関するガイドでは、最も基本的なレベルまで分類しています。 Samsung Adaptive Fast Charging、USB Power Delivery、Qualcomm Quick Charge、OnePlus Warp Charge などについて知っておくべきことはすべてここにあります。

基礎

急速充電の仕組み

本題に入る前に、基本的なことから始めましょう。

すべてのスマートフォンにはバッテリーが搭載されており、どのバッテリーも多かれ少なかれ同じ方法で電力を供給します。

2 つの電極 (プラスとマイナスの 1 つ) と電解質で構成されるセルは、化合物を新しい物質に変換する反応を触媒します。 時間の経過とともに、電極内でイオン (電子が少なすぎる、または多すぎる原子) が形成され、流れが生じます。 バッテリーのマイナス外部端子に電子が供給され、携帯電話に電気が供給されます。 充電。

非充電式バッテリーでは、これらの化学反応は 1 回だけ起こります。 しかし、スマートフォンに電力を供給する充電式リチウムイオン電池では、その反応は「可逆的」です。 バッテリーが切れたとき 放電すると化学反応によって電気が発生し、バッテリーが再充電されると化学反応によって電力が吸収されます。 力。

急速充電

そこで、バッテリーの充電と放電の仕組みを確立しました。 ただし、急速充電の仕組みを理解するには、チャージ コントローラーと呼ばれるものについて少し知る必要があります。

簡単な補足:

説明の中でボルト、アンペア、ワットについて言及するので、ここで復習しておきましょう。 ボルトは電圧の単位、アンペアは電流の単位、ワットは電力の単位です。 一般的な例えは庭のホースです。ボルトはホース内の水圧に相当します。 電流は流量に相当します。 ワット数は注ぎ口のスプレー量に相当します。 したがって、ワットはボルトとアンペアの積であり、ボルト (V) とアンペア (A) の積はワット (W) に等しくなります。

スマートフォンのバッテリーは電流が流れると充電されます。 より大きな電流とより高い電圧はバッテリーをより速く充電しますが、充電できる量には制限があります。 充電コントローラー (IC) は、危険な電流のスパイクから保護します。

コントローラー チップは、バッテリーに出入りする全体的な電気の流れを制御します。 一般的に、リチウムイオン コントローラーは、バッテリーのセル電流と電圧を測定し、流入する電流を調整することによって、バッテリーが充電される電流 (アンペア単位) を定義します。 DC-DC コンバータを使用して入力電圧を変更するものや、より高度な集積回路では、充電器の入力とバッテリー端子の間の抵抗を調整して電流の流れを増減させるものもあります。

チャージ コントローラーが消費する電流の量は、通常、携帯電話のソフトウェアによって決まります。

USB充電規格

90 年代初頭の Palm Pilot を今でも愛用しているのでなければ、おそらくスマートフォンは USB ケーブル経由で充電しているでしょう。 これには十分な理由があります。USB ケーブルは比較的簡単に見つかるという事実に加えて、 USB には、USB Power Delivery と呼ばれる非常に堅牢で明確に定義された充電規格が備わっています。 仕様。

USB Implementers Forum は、対応する USB 仕様 (USB 1.0、2.0、3.0/3.1/3.2、および USB4) ごとに 1 つずつ、複数のタイプを指定しています。 USB 1.0 および 2.0 はますます稀になり、最新のスマートフォンと互換性がなくなりました。 デフォルトでは、USB 3.0 ポートは 5V/0.9A (4.5W) をプッシュします。

しかし、物理的な USB-C 接続 (新しいスマートフォンの楕円形のリバーシブル プラグ) と USB 3.1 (およびそれ以降のバージョン) にアップグレードすることで、PD はまったく別の動物になる可能性があります。 技術的には USB 2.0 仕様をサポートできますが、ほとんどのメーカーは、より高い電圧を供給できる可能性がある USB 3.2 や USB4 などの最新規格を選択しています。

これらの新しい USB 標準により、デバイスは USB Power Delivery (USB-PD) 仕様を利用できるようになります。USB-PD バージョン 3.1 では、 の最大出力は 48V (240W) 充電ですが、デバイスは最初は 20V/5A (100W) バージョンに固執する傾向があります。 スマートフォンはまだそれほど多くの電力を消費していません。メーカーは通常、より低いアンペア数 (3A など) にこだわっていますが、MacBook Pro や Google Chromebook Pixel などの USB-C ラップトップにとってはこれが恩恵となります。

少し複雑なのは、充電のために USB ポートから供給される電力を特に扱うバッテリー充電仕様です。 最新の仕様である Rev 1.2 では、標準ダウンストリーム ポート (SDP)、充電ダウンストリーム ポート (CDP)、および専用充電ポート (DCP) という 3 つの異なる電源源が定義されています。 最新のスマートフォン、ラップトップ、その他のハードウェアの仕様である CDP は、最大 1.5A を供給できます。

完全に準拠したスマートフォンと充電器は USB 2.0 と BC1.2 の制限を尊重しますが、すべての電話機と充電器が準拠しているわけではありません。 一般的に、スマートフォンのデフォルトでは常に最低の充電速度が設定されているのはこのためです。

ただし、USB の仕様は決まり文句というよりはガイドラインに近いものです。 Qualcomm の Quick Charge や Samsung の Adaptive Fast Charging などの急速充電規格は USB を超える可能性があります 仕様の電圧パラメータですが、意図的です。それが、あなたの携帯電話が通常よりも数分で充電できる理由です。 時間。

急速充電規格: 違いは何ですか?

また、USB-PD はデバイスに必要な電力のみを供給するため、同じ USB-PD 充電器でスマートフォンを最高速度で充電できるだけでなく、ラップトップを最高速度で充電することもできます。 その トップスピード。

メーカーごとに、USB-PD 規格の採用方法が異なります。 たとえば、Apple と Google がそれをどのように使用しているかは次のとおりです。

USB-PD経由のApple高速充電

長所

• 業界標準である USB-PD は、ますます多くのデバイスで動作します。

短所

• 利用するには数ドルを支払う必要があります。Apple の多くの携帯電話には、USB PD 互換の充電器が同梱されていません。

USB Power Delivery (USB-PD) 規格は、 USB実装者フォーラム (USB-IF) であり、どのメーカーでも USB ポートを備えたあらゆるデバイスで使用できる規格です。 最大 100 W を供給できるため、USB-C ポートを備えていれば、一部のラップトップを含む、スマートフォン以外のあらゆる種類のデバイスでの使用に適しています。 USB-PD には他の利点もあります。 力の方向は一定ではないので、 ポータブルバッテリー充電器たとえば、別のデバイスの充電またはバッテリー パック自体の充電の両方に使用できる USB-C ポートを備えたものです。

Apple iPhone 8 から iPhone 12モデル iPad Pro、12 インチ MacBook、Google の Chromebook Pixel、Lenovo の X1 Carbon で使用されているのと同じ業界標準である USB-PD を実装します。 相互互換性が最大の利点です。USB-PD は特別なケーブルや壁のアダプターを必要としません。

サポートされている出力、ケーブル、アダプター

を利用したい場合は、アクセサリを購入する必要があります。 iPhoneのUSB-PD対応 なぜなら、Apple は最近まで iPhone の箱に USB-C ケーブルやアダプターを同梱していなかったからです。 USB-PD をサポートする Lightning - USB-C ケーブルも購入する必要があります。USB-C - USB-A アダプタで標準の Lightning ケーブルを使用する場合、充電器はデフォルトで最も低いワット数に設定されます。

これが何ですか アップルが推奨する:

• Apple 18W、20W、29W、30W、61W、87W、または 96W USB-C 電源アダプタ。
• USB Power Delivery (USB-PD) をサポートする、同等のサードパーティ製 USB-C 電源アダプタ。

充電速度

どの USB-C 充電器を購入しても、iPhone にハードコーディングされた安全制限に耐える必要があります。 急速充電は、容量が 0% ～ 79% の間で開始されますが、80% に達すると停止します。

アクセサリの充電に数ドルを追加しても構わない場合は、そうでない場合よりもはるかに高速に充電できます。 iPhone の急速充電は、USB-PD を使用して 30 分で 0% から 50% まで充電できます。

USB-PD経由でGoogle高速充電

長所

• 同じ USB-PD キットは多くのデバイスで動作します。
• Google は、急速充電用の充電器とケーブルを同梱して提供しています。

短所

• 最高速度は他のメーカーが提供するほど速くはありません。

初代から最新のまで、すべての Google Pixel スマートフォン ピクセル4a、USB-PD規格を使用して最大18Wの高速有線充電が可能です。 特別な充電器やケーブルは必要ありません。

サポートされている出力、ケーブル、アダプター

同梱の充電器とケーブルを Pixel スマートフォンに使用すると、最大の充電速度を楽しむことができます。 サードパーティのアクセサリを使用する場合は、USB 2.0 電源アダプタとケーブルを備えた USB-C を使用してください。 USB-C - USB-A ケーブルを使用すると、接続する電源アダプターに関係なく、Pixel の充電が遅くなります。

充電速度

Pixel スマートフォンは 0% から最大約 80% まで急速充電できますが、それを超えると速度が低下します。 ほとんどの携帯電話でも同様の制限があります。

付属のケーブルと 18W アダプター、または同等以上の定格を持つ適切なサードパーティ製アダプターを使用すると、15 分の充電で 7 時間使用できます。

クアルコム クイック チャージ

長所

• 最も広く実装されている充電規格の 1 つ。
• Quick Charge の古いバージョンとの下位互換性があります。
• 安全機能が内蔵されており、過熱やショートを防止します。

短所

• Quick Charge 3.0 は USB-PD に準拠していません。

チップメーカー Qualcomm の Quick Charge は、市場で最も広く実装されている充電規格の 1 つです。 それは間違いではありません。これは、Snapdragon 855、845、835、820、620、618、617、430 などのクアルコム システムオンチップ テクノロジーのオプション機能であり、 サムスンギャラクシーS10, グーグルピクセル3、 そして LG V40 ThinQ. しかし、このテクノロジーはクアルコムの Snapdragon プロセッサーに結びついているわけではありません。どのスマートフォン メーカーも、Quick Charge のパワー コントローラー テクノロジーを自由にライセンス供与できます。

技術仕様と互換性のあるアダプター

Quick Charge は、充電電圧を上げることで急速充電を実現し、ワット数も増加します。 2020年7月に発表されましたが、 クイックチャージ5 シリーズの最新規格であり、携帯電話を 5 分で 50% まで充電できることが約束されています。 サポートは現在、次のような最近の携帯電話に限定されていますが、 サムスンギャラクシーS20, Quick Charge 4.0+ のサポートの人気が高まっています。 のような携帯電話で見つけることができます。 LG G8 ThinQ, Razer Phone 2、 そして Xiaomi Mi ミックス 3、最大27Wの電力を供給できます。

Quick Charge 4 以降には USB-PD 充電器との互換性という追加特典がありますが、Quick Charge 3.0 以降は Quick Charge 認定アクセサリでのみ動作します。 それでも、Quick Charge は広く普及しているため、選択肢はたくさんあります。 クアルコムの Web サイトには、最も人気のあるオプションのリストの一部が掲載されています。

充電速度

クアルコムによれば、Quick Charge 5 はスマートフォンを 15 分でフル充電し、わずか 5 分で 50% まで充電できるとのこと。

で 私たちのテスト, Quick Charge 4+ は、Razer Phone 2 の 4,000mAh の大容量バッテリーを 1 時間強で 18% から 90% に消費しました。

安全対策

Quick Charge のインテリジェントな熱バランスにより、最も低温の経路を介して電流が移動し、デバイス センサーがケースとコネクタの温度を監視して過熱や短絡を防ぎます。

Samsung 超高速充電とアダプティブ高速充電

長所

• すべての Samsung デバイスに組み込まれています。
• Quick Charge 2.0対応のアダプティブ急速充電とUSB PD対応の超急速充電に対応。

短所

• 保守的な傾向があります。

Samsung のアダプティブ高速充電は、Galaxy デバイス専用です。 Quick Charge や他の競合する高速規格とは異なり、Samsung 製デバイスの国際バージョンで一般的に見られるシステムオンチップである Exynos と完全な互換性があります。

サムスンは超急速充電を導入しました サムスンギャラクシーS10 5G. この電話機には 4,500mAh のバッテリーが搭載されており、USB Power Delivery 3.0 PPS (Programmable Power Supply) 充電規格による最大 25W の充電をサポートしています。 の サムスンギャラクシーノート10プラス 偶数ヒット より高速な、超高速充電 2.0 を使用します (S20 や Note 20 などの以降のモデルも同様)。 ただし、最速の充電を行うには、45W を出力するための通常ではない 10V および 4.5A 定格の特別なアダプターが必要です。つまり、5A のケーブルも必要です。

技術仕様と互換性のあるアダプター

Samsung のアダプティブ高速充電の理論上のピークは 9V/2A (18W) ですが、超高速充電のピークはトラベル アダプター使用時で 10V/4.5A (45W)、通常の充電器に接続した場合は 25W です。 どちらの標準も実際にはもう少し保守的な傾向があります。 どちらの最高速度を利用するには、認定された充電器を購入する必要がありますが、ほとんどの Samsung デバイスは、Quick Charge または PPS 互換のアクセサリのいずれかをサポートしています。

充電速度

Samsung は、アダプティブ急速充電または超急速充電の充電時間を公開していません。 しかし、 私たちのテスト, 3,000mAhのバッテリーを搭載したGalaxy S8は、完全に充電するのに約2時間かかりました。 Note 10 プラス フル充電には約1時間かかりました 超急速充電規格を使用しています。

安全対策

アダプティブ急速充電の技術統計を入手するのは困難ですが、逸話的に言えば、それは保守的な側にあります。 によると XDAの詳細な分析 Galaxy S8 Plus は、急速充電規格に準拠しており、市場にある急速充電フラッグシップの中で最も低い温度を維持します。

モトローラ ターボパワー

長所

• すべての Motorola デバイスに組み込まれています。
• クイックチャージ3.0に対応。

短所

• 一部の充電規格ほど高速ではありません。

Motorola の TurboPower 標準は、Quick Charge 3.0 の微調整バージョンであり、次のような Motorola デバイスに搭載されています。 モト G パワー 2021.

技術仕様と互換性のあるアダプター

TurboPower アダプターには、TurboPower 15、TurboPower 25、および TurboPower 30 の 3 種類があります。 最も高速な TurboPower 30 は、5V および最大 5.7A を供給し、約 28.5W の電力を供給します。

TurboPower には充電器以外にも多くの機能があります。 Motorolaは、メーカーと協力してカスタムバッテリーを設計しており、同社の電源管理ソフトウェアがバッテリーの状態と健康状態を監視し、それに応じて充電量を調整していると述べている。

Samsung Adaptive Fast Charge と同様に、TurboPower 搭載スマートフォンを急速充電するために TurboPower アダプタは必要ありません。 Motorola の充電規格は、Quick Charge 3.0 (またはそれ以降) のアダプターと互換性があります。

充電速度

Motorola は、TurboPower 30 は 15 分で最大 15 時間のバッテリー寿命を実現できると主張しています。

安全対策

モトローラによれば、ターボパワーの熱管理ハードウェアは、熱による充電速度の低下を回避し、安定した高速充電速度を維持するように設計されているという。

OnePlus ワープチャージと Oppo VOOC

長所

• 携帯電話をより涼しく保ちます。
• 最速の充電規格の 1 つ。
• 対応するスマートフォンにアダプターが付属しています。

短所

• 非常に独自性が高い。

中国の深センに拠点を置くOnePlusは、OppoからWarp Charge（当初はDash Chargeと呼ばれていました）のライセンスを取得しています。 これは Oppo の VOOC (Voltage Open Multi-Step Constant-Current Charging) システムに基づいており、 ワンプラス 6T そして他のすべての OnePlus スマートフォンを OnePlus 3 に戻します。 Oppo は、より高速な Super VOOC も開発しましたが、これは、 OPPO RX17 プロ.

技術仕様と互換性のあるアダプター

Warp Charge は、アンペア数をリアルタイムで調整する特別な壁アダプターを使用します。 マイクロコントローラーは充電レベルを監視し、電話の回路と同期して電圧と電流を調整します。また、カスタム設計のケーブルは電力の変動を最小限に抑えながら、より大きな電流を供給します。

これらはすべて独自のものです。 Warp Charge は、OnePlus 携帯電話および互換性のある壁のアダプターと車の充電器でのみ機能します。 Warp Charge 認定の外部バッテリーは入手が難しく、OnePlus の急速充電規格は 市販の USB ケーブルで動作します - ワープ チャージ ケーブルは、余分なケーブルに対応するためにわずかに太くなっています。 電圧。

ただし、OnePlus スマートフォンを購入しても、追加料金を支払う必要はありません。 すべての OnePlus スマートフォンには、Warp Charge 対応のウォール アダプターと充電コードが付属しています。

充電速度

ワープチャージはチャージ時に非常に効果的であることがわかりました OnePlus 9 プロ 31 分でゼロから 100% まで。

Oppo は、VOOC 対応携帯電話は 30 分で 75% まで充電できると主張しています。 Oppo RX17 Pro で Super VOOC システムを充電したところ、わずか 10 分で 0% から 40% になりました。

安全対策

ワープチャージは熱を素早く放散するように設計されています。 充電器はアダプターの電源からの高電圧を低電圧に変換するため、ほとんどの 変換による熱が電話機に到達することはなく、安定した電流により熱の可能性が低減されます。 スロットリング。

Warp Charge 対応デバイスには、徹底した 5 項目の安全性チェックを経た熱管理および放熱ハードウェアも搭載されています。

ファーウェイスーパーチャージ

長所

• USB-PDに対応。
• 徹底した安全対策。
• 対応するスマートフォンにアダプターが付属しています。

短所

• 一部の標準よりも遅い可能性があります。

中国のスマートフォンメーカー、ファーウェイの独自の充電規格であるSuperChargeは、次のような携帯電話に組み込まれています。 ファーウェイP40プロ, ファーウェイP30プロ, Huawei Mate 20 Pro、 そしてその ファーウェイP10. 平均よりも高い電圧を使用してより高速な充電を実現するという点で Quick Charge に似ていますが、見た目以上のものがあります。

技術仕様と互換性のあるアダプター

SuperCharge は、電話機のバッテリーの状態と電話機の内部温度に基づいて、入力される壁の電圧と電流を自動的に調整します。 古い SuperCharge 互換のウォール アダプタと車の充電器は、5V/2A、4.5V/5A、5V/4.5A の 3 つの充電モードをサポートしています（最大 22.5W) — 充電器内チップセットを使用して電圧を調整するため、熱を発生する電話機内の電圧が不要になります 変換。 最新バージョンでは、10V/4A で最大 40W を提供します。

Pump Express や Dash Charge などの独自の充電規格とは異なり、Supercharge は USB-PD と互換性があります。 これは、接続されている充電アダプタに応じて充電モードをインテリジェントに切り替える、Huawei 社の Smart Charge プロトコルのおかげです。

Huawei の SuperCharge テクノロジーを利用するには、互換性のある壁のアダプターを購入する必要がありますが、ネイティブ互換性はありません Qualcomm の Quick Charge 標準を使用すると、SuperCharge 互換デバイスはすべて Quick Charge を利用できるようになります。 充電。 すべての SuperCharge 互換スマートフォンには、互換性のある壁アダプターが付属しています。

充電速度

ファーウェイの最新充電器はSuperCharge速度をサポートすると主張しています 最大135Wただし、まだリリースされておらず、Huaweiは約44Wを超えるスマートフォンを製造していません。

安全対策

SuperCharge 機能は、Smart Charge とともに Huawei デバイスで利用できます。 このユニークなツールは、使用している充電器を読み取り、その最適な容量を正確に特定します。 そこから、ツールは必要に応じて充電器の電圧を変更できます。

メーカーは、より高い電流を注意深く制御するための特定の設計機能を備えた SuperCharge を作成しました。 これらのコンポーネントの一部には、8 つの部分からなる冷却システムと、他の充電方法よりもデバイスを 5 ℃ 低く保つことができる裏地が含まれています。 Huawei Supercharge デバイスは長持ちするように作られており、製品が厳格な安全性と性能基準を満たしていることを確認するために徹底的にテストされています。 同社は、1 年間にわたる試験でデバイスをテストし、極端な条件下で長期間にわたって製品を観察する予定です。

急速充電の未来

これが今年の控えめな表現であることは承知していますが、テクノロジーは急速に進化しています。 急速充電がすぐに世界標準となり、おそらく今後数年間でゆっくりと平均的な充電器に取って代わられるでしょう。 集積回路、充電コントローラー、アダプター、コードの大幅な成長のおかげで、携帯電話は数時間ではなくわずか数分で充電できるようになる可能性が間もなくあります。 初期モデル 急速充電器 デバイスの携帯性の向上と急速充電を約束することで最近人気を集めています。

このテクノロジーが進化し、より利用しやすくなるにつれて、急速充電は製造とともに成長し、改善され続けるでしょう。 現在のプロトタイプは信じられないほどの速度を誇っており、例えば、Xiaomi の HyperCharge テクノロジーは 4,000mAh のバッテリーを充電できると主張しています。 8分以内にただし、新しい標準が完全に開発されて市場に登場するにつれて、さらに詳しく学びます。

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