Как работает быстрая зарядка? Каждый стандарт в сравнении

На растущем конкурентном рынке смартфонов люди тщательно изучают каждую функцию, которую могут предложить смартфоны, от размера экрана до вычислительной мощности, прежде чем выбрать тот или иной вариант. лучший смартфон для них.

Относительным новичком в ряду востребованных функций является быстрая зарядка. Технология теперь позволяет быстро заряжать аккумулятор во время ограниченного времени простоя, которое мы встречаем в нашей напряженной повседневной жизни. Кому не нужен смартфон, который заряжается за минуты, а не за часы?

Если бы все было так просто. Стандарты зарядки представляют собой сложную смесь химии и физики, и каждый из них имеет свои собственные ограничения, а также проблему несовместимости. Что еще хуже, производители смартфонов склонны наклеивать запутанные этикетки на свои технологии зарядки.

Так как же работает быстрая зарядка? Сделайте глубокий вдох. Наше руководство по самым популярным стандартам беспроводной зарядки на рынке разбивает их на самый базовый уровень. Здесь есть все, что вам нужно знать об адаптивной быстрой зарядке Samsung, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge и многом другом.

Основы

Как работает быстрая зарядка

Прежде чем мы углубимся в сорняки, давайте начнем с основ.

В каждом смартфоне есть аккумулятор, и каждый аккумулятор обеспечивает питание более или менее одинаковым образом.

Ячейки, состоящие из двух электродов (положительного и отрицательного) и электролита, катализируют реакции, превращающие соединения в новые вещества. Со временем в электродах образуются ионы — атомы со слишком малым или слишком большим количеством электронов, вызывающие поток. электронов к отрицательной внешней клемме аккумулятора и подавая на телефон электрический ток. заряжать.

В неперезаряжаемых батареях эти химические реакции происходят только один раз. Но в перезаряжаемых литий-ионных батареях, которыми питаются смартфоны, реакции «обратимы». Когда батарея разряжается, химическая реакция производит электричество, а когда аккумулятор заряжается, химические реакции поглощают власть.

Быстрая зарядка

Вот мы и установили, как заряжаются и разряжаются аккумуляторы. Но чтобы понять, как работает быстрая зарядка, вам нужно немного знать о так называемом контроллере заряда.

Небольшое примечание:

Поскольку в ходе нашего обсуждения мы будем иметь в виду вольты, амперы и ватты, вот вам напоминание. Вольты являются мерой напряжения, амперы — мерой тока, а ватты — мерой электрической мощности. Распространенной аналогией является садовый шланг: Вольты эквивалентны давлению воды в шланге; ток эквивалентен скорости потока; Мощность соответствует объему струи из носика. Таким образом, ватты представляют собой произведение вольт и ампер: вольт (В) умножить на амперы (А) равно ваттам (Вт).

Аккумуляторы смартфонов заряжаются, когда через них проходит ток. Больший ток и более высокое напряжение заряжают батареи быстрее, но есть предел тому, что они могут выдержать. Контроллер заряда (IC) защищает от опасных скачков тока.

Чип контроллера регулирует общий поток электроэнергии в батарею и из нее. Вообще говоря, литий-ионные контроллеры определяют ток (в амперах), при котором заряжается аккумулятор, измеряя ток и напряжение элемента аккумулятора, а затем регулируя протекающий ток. Некоторые используют преобразователь постоянного тока для изменения входного напряжения, а более сложные интегральные схемы регулируют сопротивление между входом зарядного устройства и клеммой аккумулятора, чтобы увеличить или уменьшить ток.

Величина тока, потребляемого контроллером заряда, обычно определяется программным обеспечением телефона.

Стандарты USB-зарядки

Если вы все еще не носите Palm Pilot начала 90-х, скорее всего, ваш смартфон заряжается через USB-кабель. На это есть веская причина: помимо того, что USB-кабели относительно легко найти, эти дней USB имеет действительно надежный и четко определенный стандарт зарядки, который называется USB Power Delivery. Спецификация.

Форум разработчиков USB определяет несколько типов, по одному для каждой соответствующей спецификации USB: USB 1.0, 2.0, 3.0/3.1/3.2 и USB4. USB 1.0 и 2.0 становятся все более редкими и несовместимыми с нашими современными смартфонами. По умолчанию порты USB 3.0 выдают напряжение 5 В/0,9 А (4,5 Вт).

Но при переходе на физическое соединение USB-C (двусторонний разъем овальной формы на новых смартфонах) и USB 3.1 (и версии после него) PD может стать совсем другим зверем. Технически он соответствует спецификации USB 2.0, но большинство производителей выбирают новейшие стандарты, такие как USB 3.2 или USB4, которые потенциально могут обеспечивать гораздо более высокое напряжение.

Эти более поздние стандарты USB позволяют устройствам использовать преимущества спецификации USB Power Delivery (USB-PD), которая, начиная с версии USB-PD 3.1, максимальная выходная мощность зарядки составляет 48 В (240 Вт), хотя устройства, как правило, в первое время придерживаются версии 20 В/5 А (100 Вт). Смартфоны пока не потребляют так много энергии — производители обычно придерживаются более низкой силы тока (например, 3 А), но это благо для ноутбуков с USB-C, таких как MacBook Pro и Google Chromebook Pixel.

Немного усложняет ситуацию Спецификация зарядки аккумулятора, которая конкретно касается мощности, потребляемой от USB-порта для зарядки. Самая последняя спецификация, версия 1.2, определяет три различных источника питания: стандартный нисходящий порт (SDP), нисходящий порт зарядки (CDP) и выделенный порт зарядки (DCP). CDP, спецификация современных смартфонов, ноутбуков и другого оборудования, может подавать ток до 1,5 А.

Полностью совместимые смартфоны и зарядные устройства соответствуют ограничениям USB 2.0 и BC1.2, но не все телефоны и зарядные устройства совместимы. Вот почему, вообще говоря, смартфоны по умолчанию всегда используют самую низкую скорость зарядки.

Однако спецификации USB скорее напоминают рекомендации, чем предписания. Стандарты быстрой зарядки, такие как Quick Charge от Qualcomm и Adaptive Fast Charging от Samsung, могут превосходить стандарты USB. параметры напряжения, указанные в спецификации, но специально — именно поэтому ваш телефон может заряжаться за считанные минуты, а не часы.

Стандарты быстрой зарядки: в чем разница?

USB-PD также обеспечивает только ту мощность, которая необходима устройству, поэтому одно и то же зарядное устройство USB-PD может заряжать смартфон на максимальной скорости, а затем также заряжать ноутбук на высокой скорости. его максимальная скорость.

Разные производители используют стандарт USB-PD по-разному. Вот как, например, его используют Apple и Google.

Быстрая зарядка Apple через USB-PD

Плюсы

• USB-PD, отраслевой стандарт, работает с растущим числом устройств.

Минусы

• Вам придется выложить несколько долларов, чтобы воспользоваться этим преимуществом — Apple не включает в комплект поставки многих своих телефонов зарядные устройства, совместимые с USB-PD.

Стандарт USB Power Delivery (USB-PD) был разработан Форум разработчиков USB (USB-IF), и это стандарт, который любой производитель может использовать на любом устройстве с портом USB. Он способен выдавать мощность до 100 Вт, поэтому подходит для использования со всеми видами устройств, кроме смартфонов, включая некоторые ноутбуки, при условии, что у них есть порт USB-C. USB-PD дает и другие преимущества. Направление силы не фиксировано, поэтому вы найдете портативные зарядные устройства для аккумуляторовНапример, у которых есть порт USB-C, который можно использовать как для зарядки другого устройства, так и для зарядки самого аккумуляторного блока.

Apple iPhone от iPhone 8 до модели айфона 12 реализовать USB-PD, тот же отраслевой стандарт, который используется в iPad Pro, 12-дюймовом MacBook, Chromebook Pixel от Google и X1 Carbon от Lenovo. Взаимосовместимость является его самым большим преимуществом: USB-PD не требует каких-либо специальных кабелей или настенных адаптеров.

Поддерживаемые выходы, кабели и адаптеры

Вам придется раскошелиться на аксессуары, если вы хотите воспользоваться преимуществами Совместимость iPhone с USB-PD потому что Apple до недавнего времени не упаковывала кабели или адаптеры USB-C в коробки для iPhone. Вам также потребуется купить кабель Lightning — USB-C, поддерживающий USB-PD — если вы используете стандартный кабель Lightning с адаптером USB-C — USB-A, зарядное устройство по умолчанию будет работать на минимальной мощности.

Вот что Apple рекомендует:

• Адаптер питания Apple USB-C мощностью 18, 20, 29, 30, 61, 87 или 96 Вт.
• Сопоставимый адаптер питания USB-C стороннего производителя, поддерживающий USB Power Delivery (USB-PD).

Скорость зарядки

Независимо от того, какое зарядное устройство USB-C вы купите, вам придется мириться с жестко запрограммированными ограничениями безопасности в вашем iPhone. Быстрая зарядка начинается, когда емкость находится в диапазоне от 0% до 79%, но прекращается, когда она достигает 80%.

Если вы не против потратить несколько дополнительных долларов на аксессуары для зарядки, вы получите гораздо более быструю зарядку, чем в противном случае. iPhone с быстрой зарядкой может заряжаться от 0% до 50% за 30 минут с помощью USB-PD.

Быстрая зарядка Google через USB-PD

Плюсы

• Один и тот же комплект USB-PD будет работать с рядом устройств.
• В комплект поставки Google входит зарядное устройство для быстрой зарядки и кабель.

Минусы

• Максимальная скорость не такая высокая, как предлагают некоторые другие производители.

Каждый телефон Google Pixel, от оригинала до Пиксель 4а, поддерживает быструю проводную зарядку мощностью до 18 Вт по стандарту USB-PD. Для этого не требуются специальные зарядные устройства или кабели.

Поддерживаемые выходы, кабели и адаптеры

Вы можете использовать зарядное устройство и кабель из коробки с телефоном Pixel, чтобы обеспечить максимальную скорость зарядки. Если вы предпочитаете аксессуары сторонних производителей, используйте любые адаптеры питания и кабели USB-C с USB 2.0. Если вы используете кабель USB-C — USB-A, ваш Pixel будет заряжаться медленнее, независимо от того, к какому адаптеру питания вы подключаетесь.

Скорость зарядки

Телефон Pixel может быстро заряжаться от 0% примерно до 80%, но после этого уровня его скорость будет замедляться. Те же ограничения вы найдете у большинства телефонов.

Используя прилагаемый кабель и адаптер на 18 Вт или любой приличный сторонний адаптер с аналогичным или более высоким рейтингом, вы можете получить семь часов использования после 15-минутной зарядки.

Быстрая зарядка Qualcomm

Плюсы

• Один из наиболее широко применяемых стандартов зарядки.
• Обратная совместимость со старыми версиями Quick Charge.
• Встроенные функции безопасности предотвращают перегрев и короткое замыкание.

Минусы

• Quick Charge 3.0 не совместим с USB-PD.

Quick Charge от производителя чипов Qualcomm — один из наиболее широко применяемых стандартов зарядки на рынке. Это не ошибка — это дополнительная функция встроенной технологии Qualcomm, такой как Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 и других, которая используется в таких телефонах, как Самсунг Галакси С10, Гугл Пиксель 3, и LG V40 ThinQ. Но эта технология не привязана к процессорам Qualcomm Snapdragon — любой производитель смартфонов может свободно лицензировать технологию контроллера питания Quick Charge.

Технические характеристики и совместимые адаптеры

Функция Quick Charge обеспечивает быструю зарядку за счет повышения зарядного напряжения, что, в свою очередь, увеличивает мощность. Объявлено в июле 2020 года, Быстрая зарядка 5 это новейший стандарт в серии, обещающий возможность подзарядки телефонов до 50% за пять минут. Хотя поддержка в настоящее время ограничена новейшими телефонами, такими как Самсунг Галакси С20, Популярность поддержки Quick Charge 4.0+ растет. Вы можете найти его в таких телефонах, как LG G8 ThinQ, Разер Телефон 2, и Сяоми Ми Микс 3, и он может выдавать мощность до 27 Вт.

Quick Charge 4 и более поздние версии имеют дополнительный бонус совместимости с зарядными устройствами USB-PD, но Quick Charge 3.0 и более ранние версии работают только с аксессуарами, сертифицированными Quick Charge. Тем не менее, повсеместное распространение Quick Charge означает, что есть из чего выбирать. На сайте Qualcomm есть неполный список наиболее популярных вариантов.

Скорость зарядки

Qualcomm утверждает, что Quick Charge 5 может полностью зарядить смартфоны за 15 минут и зарядить телефон до 50% всего за пять минут.

В наше тестирование, Quick Charge 4+ зарядил большую батарею Razer Phone 2 емкостью 4000 мАч с 18% до 90% всего за час.

Меры предосторожности

Интеллектуальная термическая балансировка Quick Charge передает ток по самому прохладному пути, а датчики устройства контролируют температуру корпуса и разъема, чтобы предотвратить перегрев и короткое замыкание.

Сверхбыстрая зарядка Samsung и адаптивная быстрая зарядка

Плюсы

• Встроен во все устройства Samsung.
• Адаптивная быстрая зарядка, совместимая с Quick Charge 2.0, и сверхбыстрая зарядка, совместимая с USB PD.

Минусы

• Склонен к консерватизму.

Адаптивная быстрая зарядка Samsung является эксклюзивной для устройств Galaxy. В отличие от Quick Charge и других конкурирующих быстрых стандартов, он полностью совместим с Exynos, встроенной системой, обычно встречающейся в международных вариантах устройств Samsung.

Samsung представила сверхбыструю зарядку Самсунг Галакси С10 5G. Этот телефон оснащен аккумулятором емкостью 4500 мАч и поддерживает зарядку мощностью до 25 Вт по стандарту зарядки USB Power Delivery 3.0 PPS (программируемый источник питания). Samsung Галактика Примечание 10 Плюс даже попадает более высокие скорости, используя Super Fast Charging 2.0 (как и более поздние модели, такие как S20 и Note 20). Однако для максимально быстрой зарядки, на которую он способен, требуется специальный адаптер с необычным напряжением 10 В и током 4,5 А для выходной мощности 45 Вт, а это означает, что для него также требуется кабель на 5 А.

Технические характеристики и совместимые адаптеры

Адаптивная быстрая зарядка Samsung имеет теоретический пик 9 В/2 А (18 Вт), а сверхбыстрая зарядка имеет пиковую мощность 10 В/4,5 А (45 Вт) с дорожным адаптером и 25 Вт при подключении к обычному зарядному устройству. Оба стандарта на практике имеют тенденцию быть немного более консервативными. Для использования самых высоких скоростей требуется покупка сертифицированного зарядного устройства, но большинство устройств Samsung поддерживают аксессуары, совместимые с Quick Charge или PPS.

Скорость зарядки

Samsung не публикует время зарядки для адаптивной быстрой зарядки или сверхбыстрой зарядки. Но в наше тестирование, для полной зарядки Galaxy S8 с аккумулятором емкостью 3000 мАч потребовалось около двух часов. Примечание 10 Плюс для полной зарядки потребовалось около часа используя стандарт Super Fast Charging.

Меры предосторожности

Техническую статистику по адаптивной быстрой зарядке найти сложно, но, как ни странно, она консервативна. В соответствии с Подробный анализ XDA Благодаря стандартам быстрой зарядки Galaxy S8 Plus поддерживает самую низкую температуру среди всех флагманов с быстрой зарядкой на рынке.

Моторола ТурбоПауэр

Плюсы

• Встроен во все устройства Motorola.
• Совместим с быстрой зарядкой 3.0.

Минусы

• Не так быстро, как некоторые стандарты зарядки.

Стандарт Motorola TurboPower, усовершенствованная версия Quick Charge 3.0, поставляется на таких устройствах Motorola, как Мото G Power 2021.

Технические характеристики и совместимые адаптеры

Адаптеры TurboPower выпускаются в трех вариантах: TurboPower 15, TurboPower 25 и TurboPower 30. Самый быстрый, TurboPower 30, обеспечивает напряжение 5 В и силу тока до 5,7 А при мощности примерно 28,5 Вт.

TurboPower — это нечто большее, чем просто зарядное устройство. Motorola заявляет, что сотрудничает с производителями для разработки индивидуальных батарей и что ее программное обеспечение для управления питанием контролирует состояние и работоспособность батареи, а затем соответствующим образом регулирует входящий заряд.

Как и в случае с Samsung Adaptive Fast Charge, вам не нужен адаптер TurboPower для быстрой зарядки смартфона, оснащенного TurboPower. Стандарт зарядки Motorola совместим с любым адаптером Quick Charge 3.0 (или новее).

Скорость зарядки

Motorola утверждает, что TurboPower 30 может обеспечить до 15 часов автономной работы за 15 минут.

Меры предосторожности

По словам Motorola, аппаратное обеспечение управления температурным режимом TurboPower предназначено для предотвращения замедления зарядки из-за перегрева, а также для поддержания стабильной и быстрой скорости зарядки.

OnePlus Warp Charge и Oppo VOOC

Плюсы

• Сохраняет телефоны прохладными.
• Один из самых быстрых стандартов зарядки.
• Адаптеры входят в комплект совместимых смартфонов.

Минусы

• Очень фирменный.

Шэньчжэнь, китайская компания OnePlus лицензирует Warp Charge (первоначально называвшуюся Dash Charge) у Oppo. Он основан на системе Oppo VOOC (многоступенчатая зарядка постоянным током с открытым напряжением) и является главной особенностью в OnePlus 6T и любой другой телефон OnePlus вернулся к OnePlus 3. Oppo также разработала гораздо более быстрый Super VOOC, но он доступен только в нескольких телефонах, таких как Оппо RX17 Про.

Технические характеристики и совместимые адаптеры

Warp Charge использует специальный настенный адаптер, который модулирует силу тока в режиме реального времени. Микроконтроллер контролирует уровень заряда и синхронизируется со схемами телефона, чтобы регулировать напряжение и ток, а специально разработанный кабель обеспечивает больший ток, сводя к минимуму колебания мощности.

Все это является собственностью. Warp Charge работает только с телефонами OnePlus, совместимыми сетевыми адаптерами и автомобильными зарядными устройствами. Внешние аккумуляторы, сертифицированные Warp Charge, трудно найти, а стандарт быстрой зарядки OnePlus — нет. работайте со стандартными USB-кабелями — кабели Warp Charge немного толще, чтобы вместить дополнительные Напряжение.

Однако вам не придется переплачивать, если вы купите телефон OnePlus. Каждый смартфон OnePlus поставляется с сетевым адаптером, совместимым с Warp Charge, и шнуром для зарядки.

Скорость зарядки

Мы обнаружили, что Warp Charge оказался очень эффективным при зарядке. OnePlus 9 Про от нуля до 100% за 31 минуту.

Oppo утверждает, что телефоны с поддержкой VOOC могут заряжаться до 75% за 30 минут. Когда мы зарядили систему Super VOOC с помощью Oppo RX17 Pro, ее заряд увеличился с 0% до 40% всего за 10 минут.

Меры предосторожности

Warp Charge предназначен для быстрого рассеивания тепла. Поскольку зарядное устройство преобразует высокое напряжение источника питания адаптера в более низкое напряжение, большая часть тепло от преобразования никогда не достигает телефона, а постоянный ток снижает вероятность перегрева. дросселирование.

Устройства, совместимые с Warp Charge, также оснащены оборудованием для управления и рассеивания тепла, которое проходит тщательную проверку безопасности по пяти пунктам.

Huawei SuperCharge

Плюсы

• Совместимость с USB-PD.
• Тщательные меры безопасности.
• Адаптеры входят в комплект совместимых смартфонов.

Минусы

• Потенциально медленнее, чем некоторые стандарты.

SuperCharge, собственный стандарт зарядки китайского производителя смартфонов Huawei, встроен в такие телефоны, как Хуавей П40 Про, Хуавей П30 Про, Хуавей Мате 20 Прои Хуавей П10. Это немного похоже на Quick Charge тем, что для достижения более быстрой зарядки используется напряжение выше среднего, но это немного больше, чем кажется на первый взгляд.

Технические характеристики и совместимые адаптеры

SuperCharge автоматически адаптирует входящее напряжение и ток в зависимости от состояния аккумулятора телефона и внутренней температуры телефона. Старые настенные адаптеры и автомобильные зарядные устройства, совместимые с SuperCharge, поддерживают три режима зарядки — 5 В/2 А, 4,5 В/5 А и 5 В/4,5 А (до 22,5 Вт) — и используйте чипсет в зарядном устройстве для регулирования напряжения, устраняя необходимость в нагревающемся напряжении внутри телефона. трансформация. Последняя версия предлагает 10 В/4 А мощностью до 40 Вт.

В отличие от фирменных стандартов зарядки, таких как Pump Express и Dash Charge, Supercharge совместим с USB-PD. Это благодаря протоколу Smart Charge от Huawei, который интеллектуально переключает режимы зарядки в зависимости от того, какой зарядный адаптер подключен.

Для использования технологии Huawei SuperCharge требуется покупка совместимого настенного адаптера, но встроенная совместимость благодаря стандарту Qualcomm Quick Charge означает, что любые устройства, совместимые с SuperCharge, могут воспользоваться преимуществами Quick Charge. Заряжать. Каждый смартфон, совместимый с SuperCharge, поставляется с совместимым настенным адаптером.

Скорость зарядки

Последнее зарядное устройство Huawei утверждает, что поддерживает скорость SuperCharge до 135 Вт, хотя он еще не выпущен, и Huawei не производит смартфоны, которые могут потреблять мощность более 44 Вт.

Меры предосторожности

Функция SuperCharge наряду с Smart Charge доступна на устройствах Huawei. Этот уникальный инструмент может считывать данные о любом зарядном устройстве, которое вы используете, и определять его оптимальную емкость. Отсюда инструмент может изменять напряжение зарядного устройства по мере необходимости.

Производители создали SuperCharge со специфическими конструктивными особенностями, позволяющими тщательно контролировать более высокие токи. Некоторые из этих компонентов включают систему охлаждения, состоящую из восьми частей, и подкладку, которая может поддерживать температуру устройств на 5 градусов Цельсия ниже, чем при других методах зарядки. Устройства Huawei Supercharge рассчитаны на длительный срок службы и тщательно протестированы, чтобы гарантировать соответствие продукции строгим стандартам безопасности и производительности. Компания проведет годичные испытания своих устройств, чтобы с течением времени наблюдать за своей продукцией в экстремальных условиях.

Будущее быстрой зарядки

Мы знаем, что это преуменьшение года, но технологии быстро развиваются. Можно поспорить, что быстрая зарядка скоро станет универсальным стандартом и, скорее всего, в течение следующих нескольких лет постепенно заменит обычные зарядные устройства. Благодаря значительному росту производства интегральных схем, контроллеров заряда, адаптеров и шнуров, телефоны вскоре смогут заряжаться за несколько минут вместо нескольких часов. Ранняя модель быстрые зарядные устройства недавно приобрели популярность благодаря своим обещаниям повысить портативность вашего устройства и обеспечить быструю зарядку.

По мере того, как эта технология развивается и становится все более доступной, быстрая зарядка будет только расти и совершенствоваться по мере производства. Текущие прототипы могут похвастаться невероятной скоростью, например, заявление Xiaomi о том, что ее технология HyperCharge может заряжать аккумулятор емкостью 4000 мАч. через восемь минут, но больше о новых стандартах мы узнаем по мере их полной разработки и появления на рынке.

Рекомендации редакции

• Что такое НФК? Как это работает и что с этим можно сделать
• Как сменить оператора связи
• Складной беспроводной блок питания Otterbox обеспечивает быструю зарядку во время игры
• Сколько оперативной памяти на самом деле нужно смартфону? Мы спросили экспертов
• Будет ли этот разблокированный телефон работать с вашим оператором беспроводной связи? Вот как сказать