Hur fungerar snabbladdning? Varje standard jämfört

På den allt mer konkurrensutsatta smartphonemarknaden undersöker människor noggrant varje funktion som smartphones har att erbjuda, från skärmstorlek till processorkraft, innan de väljer bästa smartphone för dem.

En relativt nykomling i raden av eftertraktade funktioner är snabbladdning. Tekniken möjliggör nu en snabb laddning under den begränsade stilleståndstiden vi ser i vår hektiska vardag. Vem skulle inte vilja ha en smartphone som laddas på minuter istället för timmar?

Om det bara vore så enkelt. Laddningsstandarder är en komplicerad blandning av kemi och fysik, och var och en har sina egna uppsättningar av begränsningar, med inkompatibilitet ett problem också. För att göra saken värre tenderar smartphonetillverkare att slå förvirrande etiketter på sin laddningsteknik.

Så hur fungerar snabbladdning? Ta ett djupt andetag. Vår guide till de mest populära trådlösa laddningsstandarderna på marknaden bryter ner dem till deras mest grundläggande nivå. Här är allt du behöver veta om Samsung Adaptive Fast Charge, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge och mer.

Det grundläggande

Hur snabbladdning fungerar

Innan vi dyker in i ogräset, låt oss börja med grunderna.

Varje smartphone har ett batteri, och varje batteri levererar ström på ungefär samma sätt.

Celler som består av två elektroder (en positiv och en negativ) och en elektrolyt katalyserar reaktioner som omvandlar föreningar till nya ämnen. Med tiden bildas joner - atomer med för få eller för många elektroner - i elektroderna, vilket driver ett flöde av elektroner till batteriets negativa yttre pol och förser din telefon med en elektrisk avgift.

I icke-uppladdningsbara batterier inträffar dessa kemiska reaktioner endast en gång. Men i de laddningsbara litiumjonbatterierna som driver smartphones är reaktionerna "reversibla". När batteriet urladdningar producerar den kemiska reaktionen elektricitet, och när batteriet laddas upp absorberas de kemiska reaktionerna kraft.

Snabbladdning

Så vi har fastställt hur batterier laddas och laddas ur. Men för att förstå hur snabb laddning fungerar måste du veta lite om något som kallas laddningskontroll.

En snabb sidonotering:

Eftersom vi kommer att hänvisa till volt, ampere och watt under vår diskussion, här är en uppdatering. Volt är ett mått på spänning, ampere är ett mått på ström och watt är ett mått på elektrisk effekt. En vanlig analogi är en trädgårdsslang: Volt motsvarar vattentrycket i slangen; strömmen är ekvivalent med flödeshastigheten; watttalet motsvarar volymen av pipens spray. Watt är alltså produkten av volt och ampere - volt (V) gånger ampere (A) är lika med watt (W).

Smartphones batterier laddas när en ström passerar genom dem. Större ström och högre spänning laddar batterier snabbare, men det finns en gräns för vad de klarar av. Laddningsregulatorn (IC) skyddar mot farliga strömspikar.

Styrkretskretsen reglerar det totala flödet av el in i och ut ur batteriet. Generellt sett definierar litiumjonkontroller strömmen (i ampere) vid vilken batteriet laddas genom att mäta batteriets cellström och spänning och sedan justera strömmen som flödar in. Vissa använder en DC-till-DC-omvandlare för att ändra inspänningen, och mer avancerade integrerade kretsar justerar motståndet mellan laddarens ingång och batteriterminalen för att rampa strömflödet upp eller ner.

Mängden ström som laddningsregulatorn drar dikteras vanligtvis av telefonens programvara.

USB-laddningsstandarder

Om du inte fortfarande rockar en Palm Pilot från tidigt 90-tal, är chansen stor att din smartphone laddas via en USB-kabel. Det finns en riktigt bra anledning: Förutom det faktum att USB-kablar är relativt lätta att hitta dessa dagar har USB en riktigt robust, väldefinierad laddningsstandard som kallas USB Power Delivery Specifikation.

USB Implementers Forum specificerar flera typer, en för varje motsvarande USB-specifikation: USB 1.0, 2.0, 3.0/3.1/3.2 och USB4. USB 1.0 och 2.0 blir allt mer sällsynta och inkompatibla med våra moderna smartphones. Som standard trycker USB 3.0-portar på 5V/0,9A (4,5W).

Men genom att uppgradera till den fysiska USB-C-anslutningen (den ovala vändbara kontakten på nyare smartphones) och USB 3.1 (och versioner efter det), kan PD bli ett helt annat djur. Den är tekniskt kapabel att bära USB 2.0-specifikationen, men de flesta tillverkare väljer de senaste standarderna som USB 3.2 eller USB4, som potentiellt kan leverera en mycket högre spänning.

Dessa senare USB-standarder tillåter enheter att dra fördel av USB Power Delivery (USB-PD)-specifikationen, som från och med USB-PD version 3.1, har en maximal uteffekt på 48V (240W) laddning, även om enheter tenderar att hålla sig till 20V/5A (100W) versionen för den tid som börjar. Smartphones drar inte så mycket ström än – tillverkare håller sig vanligtvis till en lägre strömstyrka (som 3A), men det är en välsignelse för bärbara USB-C-datorer som MacBook Pro och Google Chromebook Pixel.

Lite komplicerande saker är Battery Charging Specification, som specifikt handlar om ström som hämtas från en USB-port för laddning. Den senaste specifikationen, Rev 1.2, definierar tre olika kraftkällor: Standard nedströmsport (SDP), laddningsnedströmsport (CDP) och dedikerad laddningsport (DCP). CDP, specifikationen i moderna smartphones, bärbara datorer och annan hårdvara, kan leverera upp till 1,5A.

Fullt kompatibla smartphones och laddare respekterar gränserna för USB 2.0 och BC1.2, men alla telefoner och laddare är inte kompatibla. Det är därför, generellt sett, smartphones alltid har den lägsta laddningshastigheten som standard.

USB-specifikationerna är dock mer som riktlinjer än dictum. Snabbladdningsstandarder som Qualcomms Quick Charge och Samsungs Adaptive Fast Charging kan överskrida USB specs spänningsparametrar, men med avsikt - det är därför din telefon kan laddas på några minuter snarare än timmar.

Snabbladdningsstandarder: Vad är skillnaden?

USB-PD ger också bara den ström som enheten behöver, så samma USB-PD-laddare skulle kunna ladda en smartphone i högsta hastighet men sedan också ladda en bärbar dator kl. dess toppfart.

Olika tillverkare använder USB-PD-standarden på olika sätt. Så här använder Apple och Google det till exempel.

Apple snabbladdning via USB-PD

Fördelar

• USB-PD, en industristandard, fungerar med ett växande antal enheter.

Nackdelar

• Du måste betala ut några dollar för att dra nytta av det – Apple inkluderar inte USB-PD-kompatibla laddare i kartongen för många av sina telefoner.

Standarden USB Power Delivery (USB-PD) har utvecklats av USB Implementers Forum (USB-IF), och det är en standard som alla tillverkare kan använda på vilken enhet som helst med en USB-port. Den kan leverera upp till 100W, så den är lämplig för användning med alla typer av enheter förutom smartphones, inklusive vissa bärbara datorer, förutsatt att de har en USB-C-port. USB-PD ger också andra fördelar. Riktningen på kraften är inte fast, så du kommer att hitta bärbara batteriladdaret.ex. som har en USB-C-port som kan användas både för att ladda en annan enhet eller för att ladda själva batteripaketet.

Apple iPhones från iPhone 8 till iPhone 12-modellerna implementera USB-PD, samma industristandard som används av iPad Pro, 12-tums MacBook, Googles Chromebook Pixel och Lenovos X1 Carbon. Interkompatibilitet är dess största fördel - USB-PD kräver inga speciella kablar eller väggadaptrar.

Utgångar, kablar och adaptrar som stöds

Du måste punga ut för tillbehör om du vill dra nytta av iPhones USB-PD-kompatibilitet eftersom Apple inte har packat USB-C-kablar eller adaptrar i iPhone-lådor förrän nyligen. Du måste också köpa en Lightning till USB-C-kabel som stöder USB-PD - om du använder en standard Lightning-kabel med en USB-C till USB-A-adapter, kommer laddaren som standard till lägsta watt.

Här är vad Apple rekommenderar:

• Apple 18W, 20W, 29W, 30W, 61W, 87W eller 96W USB-C-strömadapter.
• En jämförbar USB-C-strömadapter från tredje part som stöder USB Power Delivery (USB-PD).

Laddningshastighet

Oavsett vilken USB-C-laddare du köper, måste du stå ut med hårdkodade säkerhetsgränser i din iPhone. Snabbladdning startar när kapaciteten är mellan 0 % och 79 % men stoppar när den når 80 %.

Om du inte har något emot att lägga över några extra dollar för laddningstillbehör, får du mycket snabbare laddning än du annars skulle. De snabbladdande iPhones kan ladda från 0 % till 50 % på 30 minuter med USB-PD.

Google snabbladdning via USB-PD

Fördelar

• Samma USB-PD-kit fungerar med ett antal enheter.
• Google levererar en snabbladdare och kabel i kartongen.

Nackdelar

• Topphastigheterna är inte riktigt så höga som vissa andra tillverkare erbjuder.

Varje Google Pixel-telefon, från originalet till Pixel 4a, kan snabbladdad med kabel upp till 18W med USB-PD-standarden. Det kräver inga speciella laddare eller kablar.

Utgångar, kablar och adaptrar som stöds

Du kan använda laddaren och kabeln i lådan med din Pixel-telefon för att njuta av maximala laddningshastigheter. Om du väljer tillbehör från tredje part, använd valfri USB-C med USB 2.0-strömadaptrar och kablar. Om du använder en USB-C till USB-A-kabel kommer den att ladda din Pixel långsammare, oavsett vilken strömadapter du ansluter till.

Laddningshastighet

En Pixel-telefon kan laddas snabbt från 0 % upp till cirka 80 % men saktar ner efter den punkten. Du hittar samma begränsningar med de flesta telefoner.

Genom att använda den medföljande kabeln och 18W-adaptern eller någon anständig tredje part med liknande eller högre betyg, kan du få sju timmars användning från en 15 minuters laddning.

Qualcomm Quick Charge

Fördelar

• En av de mest implementerade laddningsstandarderna.
• Bakåtkompatibel med äldre versioner av Quick Charge.
• Inbyggda säkerhetsfunktioner förhindrar överhettning och kortslutning.

Nackdelar

• Quick Charge 3.0 är inte USB-PD-kompatibel.

Chiptillverkaren Qualcomms Quick Charge är en av de mest implementerade laddningsstandarderna på marknaden. Det är inga misstag – det är en valfri funktion i Qualcomm system-on-chip-teknik, som Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 och andra, som driver telefoner som Samsung Galaxy S10, Google Pixel 3, och LG V40 ThinQ. Men tekniken är inte knuten till Qualcomms Snapdragon-processorer - alla smartphonetillverkare är fria att licensiera Quick Charges kraftkontrollteknik.

Tekniska specifikationer och kompatibla adaptrar

Quick Charge uppnår snabb laddning genom att höja laddningsspänningen, vilket i sin tur ökar effekten. Tillkännagav i juli 2020, Snabbladdning 5 är den senaste standarden i serien, som lovar möjligheten att ladda telefoner till 50 % på fem minuter. Stödet är för närvarande begränsat till nyare telefoner som t.ex Samsung Galaxy S20, Support för Quick Charge 4.0+ växer i popularitet. Du kan hitta det i telefoner som LG G8 ThinQ, Razer Phone 2, och Xiaomi Mi Mix 3, och den kan leverera upp till 27W effekt.

Quick Charge 4 och senare har den extra bonusen av kompatibilitet med USB-PD-laddare, men Quick Charge 3.0 och äldre fungerar bara med Quick Charge-certifierade tillbehör. Ändå betyder Quick Charges ubiquity att det finns massor att välja mellan. Qualcomms webbplats har en ofullständig lista över de mest populära alternativen.

Laddningshastighet

Qualcomm hävdar att Quick Charge 5 kan ladda smartphones helt på 15 minuter och ta en telefon till 50 % på bara fem minuter.

I våra tester, Quick Charge 4+ tog Razer Phone 2:s stora 4 000 mAh-batteri från 18 % till 90 % på drygt en timme.

Säkerhetsåtgärder

Quick Charges intelligenta termiska balansering flyttar ström via den coolaste vägen, och enhetssensorer övervakar höljets och kontaktens temperaturer för att förhindra överhettning och kortslutning.

Samsung supersnabbladdning och adaptiv snabbladdning

Fördelar

• Inbyggd i alla Samsung-enheter.
• Adaptiv snabbladdning kompatibel med Quick Charge 2.0 och supersnabbladdning kompatibel med USB PD.

Nackdelar

• Brukar vara konservativ.

Samsungs adaptiva snabbladdning är exklusivt för Galaxy-enheter. Till skillnad från Quick Charge och andra konkurrerande snabba standarder är den helt kompatibel med Exynos, system-on-chip som vanligtvis finns i internationella varianter av Samsungs enheter.

Samsung introducerade Super Fast Charging med Samsung Galaxy S10 5G. Den här telefonen har ett 4 500 mAh batteri och stöder upp till 25W laddning med USB Power Delivery 3.0 PPS (Programmable Power Supply) laddningsstandard. De Samsung Galaxy Note 10 Plus träffar jämnt högre hastigheter, med Super Fast Charging 2.0 (liksom senare modeller som S20 och Note 20). Men för att nå den snabbaste laddningen som den är kapabel till krävs en speciell adapter med en ovanlig 10V och 4,5A-klassning för att uteffekten 45W, vilket innebär att den också kräver en 5A-kabel.

Tekniska specifikationer och kompatibla adaptrar

Samsungs adaptiva snabbladdning har en teoretisk topp på 9V/2A (18W), medan Supersnabbladdning har en topp på 10V/4,5A (45W) med en reseadapter och 25W när den är ansluten till en vanlig laddare. Båda standarderna tenderar att vara lite mer konservativa i praktiken. Att utnyttja de högsta hastigheterna av båda kräver att du köper en certifierad laddare, men de flesta Samsung-enheter stöder antingen Quick Charge- eller PPS-kompatibla tillbehör.

Laddningshastighet

Samsung publicerar inte laddningstider för adaptiv snabbladdning eller supersnabbladdning. Men i våra tester, Galaxy S8, som har ett batteri på 3 000 mAh, tog ungefär två timmar att ladda upp helt. Note 10 Plus tog ungefär en timme att ladda upp helt använder supersnabbladdningsstandarden.

Säkerhetsåtgärder

Teknisk statistik för adaptiv snabbladdning är svår att få tag på, men anekdotiskt sett är det på den konservativa sidan. Enligt XDA: s detaljerade analys av snabbladdningsstandarder håller Galaxy S8 Plus den svalaste temperaturen av alla snabbladdningsflaggskepp på marknaden.

Motorola TurboPower

Fördelar

• Inbyggd i alla Motorola-enheter.
• Kompatibel med Quick Charge 3.0.

Nackdelar

• Inte lika snabbt som vissa laddningsstandarder.

Motorolas TurboPower-standard, en tweakad version av Quick Charge 3.0, levereras på Motorola-enheter som Moto G Power 2021.

Tekniska specifikationer och kompatibla adaptrar

TurboPower-adaptrar finns i tre varianter: TurboPower 15, TurboPower 25 och TurboPower 30. Den snabbaste, TurboPower 30, levererar 5V och upp till 5,7A för ungefär 28,5W effekt.

Det finns mer med TurboPower än laddaren. Motorola säger att de samarbetar med tillverkare för att designa anpassade batterier och att dess mjukvara för energihantering övervakar batteristatus och tillstånd och sedan justerar den inkommande laddningen därefter.

Ungefär som Samsung Adaptive Fast Charge behöver du inte en TurboPower-adapter för att snabbladda en TurboPower-utrustad smartphone. Motorolas laddningsstandard är kompatibel med alla Quick Charge 3.0 (eller nyare) adapter.

Laddningshastighet

Motorola hävdar att TurboPower 30 kan leverera upp till 15 timmars batteritid på 15 minuter.

Säkerhetsåtgärder

TurboPowers värmehanteringshårdvara är utformad för att undvika laddningsnedgångar på grund av värme, säger Motorola, och för att upprätthålla en jämn och snabb laddningshastighet.

OnePlus Warp Charge och Oppo VOOC

Fördelar

• Håller telefonerna svalare.
• En av de snabbaste laddningsstandarderna.
• Adaptrar medföljer kompatibla smartphones.

Nackdelar

• Mycket proprietär.

Shenzhen, Kina-baserade OnePlus licenserar Warp Charge (ursprungligen kallad Dash Charge) från Oppo. Den är baserad på Oppos VOOC-system (Voltage Open Multi-Step Constant-Current Charging) och är en rubrikfunktion i OnePlus 6T och alla andra OnePlus-telefoner tillbaka till OnePlus 3. Oppo har också utvecklat den mycket snabbare Super VOOC, men den är bara tillgänglig i en handfull telefoner som Oppo RX17 Pro.

Tekniska specifikationer och kompatibla adaptrar

Warp Charge använder en speciell väggadapter som modulerar strömstyrkan i realtid. En mikrokontroller övervakar laddningsnivån och synkroniserar med telefonens kretsar för att reglera spänning och ström, och en specialdesignad kabel levererar större ström samtidigt som effektfluktuationer minimeras.

Allt detta är proprietärt. Warp Charge fungerar bara med OnePlus-telefoner och kompatibla väggadaptrar och billaddare. Warp Charge-certifierade externa batterier är svåra att få tag på, och OnePlus snabbladdningsstandard gör det inte arbeta med vanliga USB-kablar — Warp Charge-kablarna är något tjockare för att rymma det extra Spänning.

Du behöver dock inte betala extra om du köper en OnePlus-telefon. Varje OnePlus-smarttelefon kommer med en Warp Charge-kompatibel väggadapter och laddningssladd.

Laddningshastighet

Vi fann att Warp Charge visade sig vara mycket effektiv vid laddning OnePlus 9 Pro från noll till 100 % på 31 minuter.

Oppo hävdar att VOOC-aktiverade telefoner kan laddas till 75 % på 30 minuter. När vi laddade Super VOOC-systemet med Oppo RX17 Pro gick det från 0 % till 40 % på bara 10 minuter.

Säkerhetsåtgärder

Warp Charge är designad för att avleda värme snabbt. Eftersom laddaren omvandlar högspänningen från adapterns strömkälla till en lägre spänning, är det mesta värme från omvandlingen når aldrig telefonen, och den konsekventa strömmen minskar potentialen för termisk strypning.

Warp Charge-kompatibla enheter har även värmehanterings- och avledningshårdvara som genomgår en grundlig säkerhetskontroll i fem punkter.

Huawei SuperCharge

Fördelar

• Kompatibilitet med USB-PD.
• Grundliga säkerhetsåtgärder.
• Adaptrar medföljer kompatibla smartphones.

Nackdelar

• Potentiellt långsammare än vissa standarder.

SuperCharge, den kinesiska smartphonetillverkaren Huaweis egenutvecklade laddningsstandard, är inbyggd i telefoner som Huawei P40 Pro, Huawei P30 Pro, Huawei Mate 20 Pro, och den Huawei P10. Det är lite som Quick Charge genom att det använder högre spänningar än genomsnittet för att uppnå snabbare laddning, men det finns något mer i det än vad man ser.

Tekniska specifikationer och kompatibla adaptrar

SuperCharge anpassar automatiskt den inkommande väggspänningen och strömmen baserat på tillståndet på telefonens batteri och telefonens interna temperatur. Äldre SuperCharge-kompatibla väggadaptrar och billaddare stöder tre laddningslägen — 5V/2A, 4,5V/5A och 5V/4,5A (upp till 22,5W) — och använd ett chipset i laddaren för att reglera spänningen, vilket eliminerar behovet av värmeproducerande spänning i telefonen omvandling. Den senaste versionen erbjuder 10V/4A för upp till 40W.

Till skillnad från proprietära laddningsstandarder som Pump Express och Dash Charge är Supercharge kompatibel med USB-PD. Det är tack vare Huaweis Smart Charge-protokoll, som intelligent växlar mellan laddningslägen beroende på vilken laddningsadapter som är ansluten.

Att utnyttja Huaweis SuperCharge-teknik kräver att du köper en kompatibel väggadapter, men inbyggd kompatibilitet med Qualcomms Quick Charge-standard innebär att alla SuperCharge-kompatibla enheter kan dra fördel av Quick Avgift. Varje SuperCharge-kompatibel smartphone kommer med en kompatibel väggadapter.

Laddningshastighet

Huaweis senaste laddare hävdar att den stöder SuperCharge-hastigheter upp till 135W, även om det ännu inte har släppts, och Huawei producerar inte smartphones som kan ta något mer än runt 44W.

Säkerhetsåtgärder

SuperCharge-funktionen, tillsammans med Smart Charge, är tillgänglig på Huawei-enheter. Detta unika verktyg kan läsa vilken laddare du än använder och fastställa dess optimala kapacitet. Därifrån kan verktyget modifiera laddarens spänning efter behov.

Tillverkare skapade SuperCharge med specifika designfunktioner för att noggrant kontrollera högre strömmar. Några av dessa komponenter inkluderar ett åttadelat kylsystem och ett foder som kan hålla enheter 5 grader Celsius kallare än andra laddningsmetoder. Huawei Supercharge-enheter är byggda för att hålla, och de är noggrant testade för att säkerställa att produkterna uppfyller rigorösa säkerhets- och prestandastandarder. Företaget kommer att testa sina enheter i en årslång test för att observera deras produkter under extrema förhållanden över tid.

Framtiden för snabbladdning

Vi vet att detta är årets underdrift, men tekniken utvecklas snabbt. Du kan slå vad om att snabbladdning snart kommer att bli den universella standarden och troligen långsamt ersätta genomsnittliga laddare under de kommande åren. Tack vare den stora tillväxten inom integrerade kretsar, laddningskontroller, adaptrar och sladdar, kan telefoner snart laddas upp på bara några minuter istället för flera timmar. Tidig modell snabbladdare nyligen blivit populära för sina löften om att öka din enhets portabilitet och ladda snabbt.

I takt med att denna teknik utvecklas och blir mer tillgänglig kommer snabbladdning bara att fortsätta växa och förbättras med tillverkningen. Nuvarande prototyper har otroliga hastigheter, som Xiaomis påstående att dess HyperCharge-teknologi kan ladda ett 4 000 mAh batteri på åtta minuter, men vi kommer att lära oss mer om nya standarder när de är fullt utvecklade och dyker upp på marknaden.

Redaktörens rekommendationer

• Vad är NFC? Hur det fungerar och vad du kan göra med det
• Hur man byter telefonoperatör
• Otterbox's Folding Wireless Power Bank erbjuder snabb laddning medan du spelar
• Hur mycket RAM-minne behöver en smartphone egentligen? Vi frågade experterna
• Kommer den olåsta telefonen att fungera med din trådlösa operatör? Så här berättar du