Съдържание

• Обяснени са стандартите за бързо зареждане
• USB захранване
• Qualcomm Бързо зареждане
• Други стандарти
• Как бързо да зареждате литиево-йонна батерия
• Бързо зареждане при високо напрежение?
• Защо да използвате по-високи напрежения?
• Увийте
• Свързани

Бързото зареждане е задължително условие в днешните телефони. Той поддържа нашите батерии допълнени през натоварените дни. Съществуват обаче много различни стандарти от различни компании. Някои работят само със специфични кабели и зарядни, докато други използват по-високи напрежения. Всичко може да стане малко объркващо, затова сме тук, за да го осмислим.

С две думи, бързото зареждане увеличава тока, изпратен към батерията, за да запълни по-бързо капацитета си. Основната спецификация за USB изпраща само 0,5 ампера (А) ток, използвайки 5 волта (V), само за 2,5 вата (W). Технологиите за бързо зареждане увеличават тези цифри. 10V / 4A SuperCharge на Huawei произвежда 40W, а най-новото адаптивно бързо зареждане на Samsung произвежда 15W сок. Някои китайски компании дори се хвалят с технологии за зареждане, които могат да достигнат до 100W. Всички услуги за бързо зареждане споделят обща тема - повече мощност.

Това е само основният преглед. Как действително се зарежда батерията е по-сложно. Преди да стигнем до това, нека разгледаме по-подробно разликите между всички тези стандарти за бързо зареждане.

Обяснени са стандартите за бързо зареждане

USB захранване

USB Power Delivery (USB-PD) е официалната спецификация за бързо зареждане, публикувана от USB-IF през 2012 г. Стандартът може да се използва от всяко устройство с USB порт, при условие че неговият производител включва необходимата схема и софтуер. Както всички стандарти за бързо зареждане, USB-PD внедрява протокол за данни, за да комуникира между зарядното устройство и телефона. Това договаря максимално поносимото захранване както за зарядното устройство, така и за слушалката.

USB Power Delivery увеличава основните скорости на зареждане с USB до 100 W изходна мощност. Количеството на наличната мощност е разделено на различни мощност, които работят с различно напрежение. Режимите 7,5 W + и 15 W + са най-добри за телефони, докато 27 W и по-високи са за лаптопи и други устройства с по-голяма мощност. Стандартът поддържа също двупосочно захранване, което позволява на телефона ви да зарежда други периферни устройства.

Серията Pixel на Google използва официалната спецификация за доставка на енергия, а технологията се поддържа в по-голямата част от водещите смартфони днес. Apple също въвежда стандарта в iPhone 8, iPhone X, iPhone XS и най-новите MacBooks. Въпреки това, много компании предпочитат собствените си собствени стандарти за таксуване извън кутията.

Qualcomm Бързо зареждане

Собствената технология за бързо зареждане на Qualcomm някога беше стандарт по подразбиране в индустрията на смартфони, тъй като популяризира бързо зареждане преди USB захранване. Последната версия 4.0+ на Quick Charge е съвместима с Power Delivery, което позволява по-бързо зареждане на скоростта и по-широк диапазон на поддръжка.

Бързото зареждане е незадължителна функция, налична с процесорите Snapdragon на Qualcomm. Така че това, че телефонът има чип на Qualcomm, не означава, че е съвместим с бързо зареждане. Въпреки това, широка гама от телефони се гордее с поддръжка за бързо зареждане, включително LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus и много други. Има и широка екосистема от наследени зарядни устройства и аксесоари на трети страни, поради популярността на стандарта.

Други стандарти

В екосистемата на смартфоните много модели използват вътрешни технологии, а не по-повсеместните стандарти по-горе. Въпреки това, само някои от тези стандарти са наистина собствени. Много от тях са просто доставка на енергия или бързо зареждане, презаредени под различна марка или с някои специфични промени в технологията - на ум на Samsung са Адаптивните зареждания и Motorola Turbo Charging технологиите.

Други като VOOC на Oppo и SuperCharge на Huawei работят съвсем различно. Те значително увеличават количеството на тока за зареждане с голяма мощност, а не увеличават напрежението. Скоростта на зареждане на тези защитени технологии значително се е увеличила през годините, като SuperCharge, Super VOCC и WarPCharge 30 на OnePlus са едни от най-бързите на пазара. Ето как някои от най-разпространените технологии се подреждат една до друга.

Възможно е да се поддържат множество стандарти или поне да се гарантира някакво ниво на съвместимост с различни методи за бързо зареждане. За съжаление, това води до много непредсказуемост относно точните скорости на зареждане, които ще получите, когато използвате телефони с различни зарядни устройства и дори различни кабели.

След като тествахме няколко телефона, открихме голямо разнообразие в това колко мощност се договаря всеки телефон, в зависимост от използваното зарядно устройство и кабел. Най-добрите резултати обикновено се постигат с помощта на кабела и зарядното устройство, доставени в кутията с вашата слушалка.

Как бързо да зареждате литиево-йонна батерия

Сега, когато покрихме стандартите, нека да разгледаме как бързото зареждане всъщност ускорява цикъла на зареждане на батерията. Литиево-йонните батерии, използвани в смартфоните и други електронни приспособления, не се зареждат по линеен начин. Цикълът на зареждане е разбит на две отделни фази.

Първият е нарастващото напрежение, или фаза на постоянен ток. Напрежението на акумулатора постоянно нараства от 2V до върха си от около 4.2V, докато се зарежда. Това варира в зависимост от точната батерия. Батерията черпи най-високия пиков ток през тази фаза, който остава постоянен, докато напрежението на батерията достигне максимума.

Тогава напрежението става постоянно и токът започва да пада. Батериите, които се зареждат извън тази точка, черпят по-малко ток и поради това се зареждат по-бавно. Ето защо първите 50 или 60 процента от телефона ви се зареждат значително по-бързо.

Зареждането на батерията става на две фази. Нарастващо напрежение / постоянен ток и постоянно напрежение / падащ ток. Първата фаза е подходяща за високотоково бързо зареждане.

Технологиите за бързо зареждане използват фазата на постоянен ток. Изпомпване на възможно най-много ток в акумулатора, преди да достигне върховото си напрежение. Следователно, технологиите за бързо зареждане са най-ефективни, когато батерията ви е по-малка от 50 процента, но няма почти никакъв ефект, когато преминете 80 процента. Между другото, постоянното зареждане на ток е най-малко пагубният период за дългосрочното здраве на батерията. По-високото постоянно напрежение, заедно с топлината, е вредно за живота на батерията.

И накрая, количеството напрежение и ток, предадени на акумулатора, се контролира чрез верига на зареждащия контролер вътре в телефона. В съчетание със сензори за температура и напрежение, контролерът може да управлява количеството ток, за да оптимизира скоростта на зареждане на батерията и дългосрочно здраве.

Бързо зареждане при високо напрежение?

Някои от вас може да са забелязали очевиден проблем тук. Ако литиево-йонните батерии имат типично напрежение около 3 до 4,2 V, не е ли опасно да използвате зарядни устройства с по-високо напрежение?

Обикновено това ще е така, но смартфонът вериги намалява напрежението и се зарежда. Това поддържа количеството предавана мощност същото (P = IV), но премества напрежението в правилния диапазон. И не, бързо зареждащите кабели не правят преобразуване на променливо напрежение. Ако погледнете отзад на зарядното устройство, ще можете да забележите малката пунктирана икона на постоянен ток ⎓. USB винаги е система за доставяне на постоянен ток.

Високоволтовите вериги за бързо зареждане използват понижаващо захранване в режим на превключване, известно още като инвертор за връщане на долара. Тази схема приема високо DC напрежение и го преобразува в по-ниско DC напрежение. В идеалния случай, той също така умножава тока с обратната сума благодарение на характеристиките си "помпа за зареждане". Това е по същество превключвател, който превключва входното напрежение, за да зареди кондензатор с много ток.

Това изглежда сложно, но следвайте графиките вдясно. Високото входно напрежение се включва и изключва, за да създаде PWM сигнал от Vin. Това предизвиква висок "изпомпващ" ток през индуктора L в кондензатор Cout. При натоварването (батерията) виждаме висок ток и ниско средно напрежение (Vout).

Спускането от 10V / 1A до 5V в идеалния случай води до 2А ток след конвертора. В реалния свят винаги има някаква загуба, свързана с тези преобразувания (обикновено те са над 90 процента ефективна), разсейвани като топлина. Захранванията в режим на превключване обикновено губят по-малко енергия от линеен регулатор.

Защо да използвате по-високи напрежения?

Има две основни причини да се използват по-високи напрежения. Първо, захранващите устройства в режим на превключване са по-ефективни от линейните регулатори, които намаляват напрежението чрез разсейване на топлината. Това е особено важно за поддържането на нашите телефони и техните батерии.

Втората се отнася до загуба на енергия през USB кабели, особено по-дългите. Резистор, като дължина на проводника, изпуска напрежение въз основа на тока, преминаващ през него (закон на Ом V = IR). Предаването на същата мощност с по-високо напрежение и по-нисък ток губи по-малко енергия по дължината на кабела. Това е по-ефективно и защо основната захранваща мрежа е стотици волта, а не 5V.

Въпреки това, компромисът е, че преобразувателите на понижение са по-лесно ограничени по ток от линейните регулатори. Максималната изходна мощност зависи от размера на индуктора, пулсацията на кондензатора и напрежението, както и честотата на превключване, в допълнение към силовите възможности на транзисторите. Възможно е да достигнете много високи токове само чрез по-традиционен линеен регулатор на напрежението. Ето защо някои от 5V технологиите за бързо зареждане с ниско напрежение, като тези от Huawei и OPPO, предлагат повече обща мощност от версиите за превключване на по-високо напрежение от Qualcomm и Samsung.

Най-новата технология Pump Express на MediaTek обслужва както режима на превключване, така и линейното зареждане на регулатора.

Диаграмата по-горе показва как PumpExpress 3.0 и 4.0 на MediaTek успяват да достигнат до 5A ток за зареждане. Ако е свързан 5А кабел, неговата технология заобикаля конвенционалното превключващо зарядно, за да позволи по-висок ток. В този случай веригата договаря необходимото напрежение по линиите за данни, повишавайки и понижавайки напрежението за зареждане Vbus за максимална ефективност.

Увийте

Бързото зареждане включва редица различни възможни технологии, всяка със своите плюсове и минуси. Отчасти това е причината да има толкова много различни стандарти на пазара, тъй като компаниите предприемат свои собствени подходи за ускоряване на зареждането и увеличаване на дълголетието на батерията.

Преди няколко поколения зареждането с високо напрежение се превръща в норма и сега технологиите прилагат по-ниски контролирани напрежения и високи токове, за да увеличат скоростта още повече. Това обаче изисква по-дебели кабели и добавя още едно главоболие за съвместимост.

USB захранването е доста широко прието. Това вероятно ще формира основата на всички стандарти за зареждане на USB напред, макар че най-вероятно ще видим компаниите да експериментират със собствените си още по-бързи решения в подкрепа на този универсален стандарт.

Свързани

• Ето най-добрите телефони с батерии за бързо зареждане
• Ето най-добрите зарядни устройства на Samsung Galaxy
• Quick Charge 3.0 обясни: какво трябва да знаете
• Най-бързо зареждащи кабели - кой е най-подходящият за вас?
• 6 често срещани мита за батерията, на които вероятно вярвате
• Как да отстраните проблемите с изтичането на батерията на Android и да удължите живота на батерията
• Android смартфони с най-добър живот на батерията
• Най-добрите телефони с възможности за безжично зареждане
•  Навици за зареждане, за да увеличите живота на батерията
• Най-добрите безжични зарядни устройства - какъв е вашият избор?