Что такое быстрая зарядка в смартфоне

При интенсивном использовании смартфонов, а это и интернет, и музыка и фильмы, всегда его нужно подзаряжать. Одной зарядки на один день у большинства телефонов не хватает при таком использовании. И вот здесь очень может помочь так называемая быстрая зарядка.

При увеличении диагонали и разрешения экрана, а также мощности процессоров выросла и нагрузка на батарею. Нам уже не хватает обычной зарядки на 5 вольт и 2 ампера. С такой обычной зарядкой аккумуляторная батарея заряжается не меньше двух часов. Поэтому производители взяли на вооружение технологию быстрой зарядки (fast charge).

Но появились и вопросы. Насколько вредна быстрая зарядка для аккумуляторов? Правда ли, что от этого смартфоны могут взрываться? Какая разница между Qualcomm Quick Charge и MediaTek Pump Express, и что лучше? А как вообще работает быстрая зарядка?

На сегодня существует несколько стандартов быстрой зарядки. Многие бренды на рынке смартфонов пытаются создать свой стандарт, как известные, так и неизвестные китайские компании.

Huawei имеет свой super charge с максимальной мощностью 22 Ватта, Asus Bust Master позволяет заряжать устройства под напряжением 9 вольт и током 2 ампера, Samsung разработали аналогичную технологию Adaptive Fast Charging она может выдавать 5 или 9 вольт и ток 2 или 1,67 ампера соответственно.

Как работает быстрая зарядка

Любая быстрая зарядка основана на принципе повышения мощности тока, передаваемого на аккумуляторы. Но увеличение мощности в каждой из этих технологий достигается по-разному.

Это может быть повышение вольтажа вплоть до 20 вольт, а где-то повышают силу тока до 5-6 ампер.

При быстрой зарядке напряжение может быть от 9 до 20 вольт, а ток повышается до 6 ампер. В каждой зарядке свои пределы, но не превышают приведенных.

А кто-то комбинирует эти методы и повышает и вольтаж, и силу тока. Напомним, что электрическую мощность можно определить умножив значение напряжения в вольтах на ток в амперах, P=U∙I.

Все технологии быстрой зарядки включают в себя:

• умный контролер, чаще всего он встраивается в процессор
• специальное зарядное устройство, способное выдавать необходимый ток
• мощный кабель, способный передать ток повышенной мощности

Вред от Fast Charging

И все же первый вопрос – это вредна ли быстрая зарядка для аккумулятора. И тут ситуация неоднозначная. Есть ряд исследований доказывающие негативное влияние быстрой зарядки на аккумулятор, но также есть исследования, которые это полностью опровергают.

Современным литий-ионным и литий-полимерным батареям не важно, с какой силой тока и напряжением их будут заряжать. Если взять ноутбук, то у них стоят все те же литий-ионные аккумуляторы, только больше. Но если посмотреть на параметры зарядного устройства, то вы увидите силу тока в пределах 4-5 ампер и напряжение около 20 вольт, а самые злые технологии fast charge выдают по 12 вольт и 2-3 ампера и то на протяжении первых 15-20 минут, после чего они переходят на меньший ток.

Но, правда и то, что смартфоны от быстрой зарядки могут взрываться. Наиболее губительный эффект на батарею оказывает нагрев, именно он убивает аккумулятор и снижает его емкость.

Перегрев – это главная причина возгорания и взрывов. Все современные технологии fast charge снабжены огромным количеством систем защиты от перегрева, но почему в сети появляются все новые фотографии сгоревших устройств? Потому что ни одна система не может защитить гаджет от воздействия пользователя, который заряжает девайс чем попало и как попало.

Поэтому никогда не экономьте на зарядных устройствах и кабелях. Идеально всегда заряжайте смартфон оригинальным зарядным и кабелем, не ставьте на зарядку поврежденное устройство. Если корпус смартфона изогнут, треснут или пробит то лучше не рисковать и вовсе не пользоваться таким устройством. Никогда не оставляйте заряжающийся смартфон накрытым чем-либо, в плотном чехле или в сумке.

Вторая причина поломки гаджетов – это некачественные комплектующие или брак. Если вы покупаете телефон за 50$, то не надо надеяться, что в нем стоит хороший аккумулятор. Но недочеты есть и у топовых брендов. Можно вспомнить нашумевшую историю про взрывающийся Galaxy Note 7.

Сравнение технологий

Теперь рассмотрим 3 перспективные технологии быстрой зарядки. Это Qualcomm Quick Charge, немного меньше распространенная Pump Express от MediaTek и встречающаяся только в устройствах Oppa технология VOOC Flash Charge.

Начнем с Super VOOC Flash Charge. Это хоть и менее распространенная, но наиболее интересная, самая быстрая и бережная технология.

На данный момент Oppo представила уже вторую версию этой технологии. Она позволяет полностью зарядить батарею на 2500 мАч за 15 минут, а за 5 минут запасы аккумулятора можно пополнить на 45%, при этом смартфон заряжается вполне стандартным напряжением в 5 вольт.

Такое напряжение позволяет не нагревать батарею. Эти результаты удалось получить за счет использования специальных аккумуляторов, выдерживающих силу тока до 4,5 ампер, что почти в 2 раза больше чем в стандартной зарядке. Аккумуляторы имеют сразу восемь контактов и поделены на несколько ячеек, которые заряжаются параллельно. Говорят, что Oppo передала технологию в OnePlus, и она попыталась на основе VOOC Charge разработать свой вариант Dash Charge.

Следующая быстрая зарядка Pump Express. Она не сильно зависит от специфических батарей и материалов, из которых изготовлены разъемы и кабели.

Актуальный на сегодня Pump Express 3.0 заряжает аккумуляторы с 0 до 70% всего за 20 минут. Технология использует напряжение от 3 вольт с силой тока более 5 ампер. С помощью Pump Express можно заряжать аккумулятор напрямую, минуя промежуточные цепи, не затрагивая стандартную встроенную схему зарядки. Но такой вариант возможен только при использовании разъема USB Type-C, потому что он позволяет сильно сократить утечку энергии и снизить нагрев. Для защиты от перегрева предусмотрено 20 встроенных систем защиты.

Первый процессор с поддержкой Pump Express 3.0 это Helio Р20, заявлено, что и последующие чипсеты получат поддержку этого стандарта.

MediaTek продает свои процессоры массово любым производителям смартфонов, поэтому Pump Express должен встречаться во многих смартфонах на MediaTek, но на практике это не так. Почему?

Да потому что процессор поддерживает быструю зарядку, но производители эту возможность не реализуют, из-за того, что не хочется разрабатывать усложненные цепи питания для нужд Pump Express и тем самым увеличивать стоимость устройства. Возможно, производители опасаются за сохранность аккумуляторов, которые сделаны не всегда качественно у бюджетных телефонов. Из смартфонов, сделанных на MediaTek, только некоторые имеют технологию быстрой зарядки.

Самых больших успехов в разработке быстрых зарядок достигла компания Qualcomm. Разработка технологии Quick Charge ведется уже на протяжении 4 поколений и доведена до идеала.

Все версии стандартна обратно совместимы, то есть можно использовать зарядное устройство версии 4 с телефоном, который поддерживает только 1 версию, в таком случае зарядка переключится в режим Quick Charge 1.0.

Стандарт от Qualcomm поддерживает огромное количество производителей смартфонов и аксессуаров. Например, Samsung сохраняет поддержку Quick Charge, не смотря на то, что имеет собственные разработки.

Первую версию стандарта Qualcomm представил еще в 2013 году, с тех пор реализация Quick Charge особо не изменилась. Интеграция в мобильно устройство происходит посредством отдельной микросхемы или вместе с чипом Snapdragon (центральный процессор) и специальным адаптером, который может выдавать ток повышенной мощности.

С каждой новой версией стандарта Quick Charge становится все быстрее, умнее и безопаснее. Например, первое поколение могло заряжать устройства только в 5 вольт и 2-2,5 ампера, второе поколение позволило использовать повышенное напряжение до 12 вольт, точнее контролер сам выбирал необходимое значение из трех фиксированных в 5V/9V/12V с максимальной силой тока в 3 ампера. При этом допустимая максимальная мощность блока питания может достигать 18 Ватт. Но при такой мощности остро стали проявляться проблемы с нагревом и уже в следующих версиях стандарта инженеры уделили больше внимания защите аккумулятора от перегрева.

Основной инновацией Quick Charge 3.0 является не повышенная скорость зарядки, а способность технологии экономить энергию, избегая избыточного выделения тепла. Реализовать такой подход позволила новая технология INOV, то есть умное определение нужного напряжения. Благодаря этому новшеству идет обмен данными между зарядкой и девайсом, когда идет запрос на требуемое напряжение, которое может быть любым в диапазоне от 3,2 до 20 вольт с шагом в 0,2 вольта. Таким образом, Quick Charge 3.0 позволяет динамически настроиться на необходимое напряжение.

По мере того как батарея заряжается или нагревается, контролер постепенно снижает требуемое напряжение. В том числе и по этой причине последние 20% заряжаются дольше. В итоге зарядка происходит бережно, аккумулятор не перегревается, а его износ сведен к минимуму.

И уже в прошлом году появились устройства с поддержкой Quick Charge 4.0, технология реализована в чипе Snapdragon 835. В новом стандарте добавлено несколько степеней защиты от перегрева, имеется встроенная система проверки качества кабеля, которое не даст устройству заряжаться от некачественного или поврежденного провода.

Но главной новинкой в Quick Charge 4.0 станет поддержка стандарта USB Power Delivery. Это технология быстрой зарядки разработанной в Google. Возможно в будущем PD станет основой для объединения различных стандартов быстрой зарядки, было бы хорошо использовать одну зарядку для любого стандарта.

Развитие мобильных источников питания

Что будет в будущем? Хочется верить, что все батареи смартфонов будут основаны на Graphene, такие аккумуляторы смогут похвастаться свойствами супер конденсаторов, а для их зарядки потребуются считанные минуты. Они гораздо круче современных литий-ионных аккумуляторов, не теряют своей емкости даже после 2000 циклов зарядки и имеют более высокую плотность хранения энергии. Возможно такие батареи появятся через 10 лет, и мы перейдем на них, прототипы уже есть.

А есть еще разработки по изготовлению микроскопических элементов питания на основе радиоактивных элементов. Их совсем не придется заряжать, просто нужно их менять каждые 2 года, но это разработки далекого будущего.