Быстрая зарядка для андроид как работает

Как работает быстрая зарядка в телефоне

Оказывается, там тоже не всё так просто

Раньше мы рассказывали, как работает беспроводная зарядка. Теперь настало время быстрых зарядок — как они работают, за счёт чего достигается скорость и какие телефоны с этой зарядкой не совместимы.

О чём речь

Почти все современные телефоны поддерживают стандарт быстрой зарядки Quick Charge, он же QC. А на переносных аккумуляторах можно часто увидеть значок Power Delivery. Все эти знаки говорят нам, что смартфон можно зарядить плюс-минус за полчаса или даже быстрее, а в иных случаях можно зарядить даже ноутбук.

Чтобы это работало, нужно чтобы этот стандарт одновременно поддерживали:

• телефон или ноутбук;
• зарядное устройство;
• кабель, по которому идёт зарядка.

Если одно из этих устройств быструю зарядку не поддерживает, то и заряжаться гаджет тоже быстро не будет.

Чтобы понять, как это хозяйство работает, нам нужно пройти такие этапы:

1. Как устроен аккумулятор и что нужно, чтобы заряжать его быстрее.
2. Как заряжали аккумуляторы до быстрой зарядки.
3. Что придумали и в чём был нюанс.
4. Как это происходит теперь.
5. Что будет дальше.

Принцип работы аккумулятора

В телефоне стоит аккумулятор — это устройство, которое накапливает электрический заряд и отдаёт его на работу смартфона.

Если сильно упростить, то аккумуляторы состоят из двух электродов и токопроводящей среды (электролита):

При подключении к аккумулятору электроприбора ионы с одного электрода начинают переходить к другому, и это создаёт нужное напряжение между ними:

При зарядке процесс идёт в обратную сторону: под действием внешнего тока ионы возвращаются обратно к первому электроду:

👉 А вот главный секрет: чем большую силу тока в амперах мы прикладываем, тем быстрее ионы возвращаются на место. То есть, чтобы накачать аккумулятор электричеством быстрее, нужно просто залить в него больше электричества с большей силой.

Как было до быстрой зарядки

До распространения USB у каждого мобильного телефона были свои стандарты зарядки: инженеры сами решали, как запитывать свои телефоны, и делали для них собственные блоки питания. Это было неудобно: если у тебя «Филипс», то зарядное устройство от «Нокии» тебе может не только не подойти, но и в некоторых случаях сломать твой телефон.

Потом с начала 2000-х в разных странах стали принимать законы, которые обязывали производителей не выделываться, а ставить на свои телефоны USB-зарядку. Это была такая мера защиты потребителя — чтобы можно было купить телефон отдельно, зарядное устройство отдельно, а в случае чего зарядить телефон от компьютера.

Но в тот момент существовал стандарт, который ограничивал силу тока по USB. Устройства должны были работать под напряжением 5 вольт с максимальной мощностью 5 ватт (соответственно, они должны требовать силу тока 1 ампер, потому что 5 вольт × 1 ампер = 5 ватт). Позднее стандарт расширили и разрешили делать зарядные устройства до 10 ватт.

Получалось, что, если у тебя в телефоне аккумулятор на 2—3 тысячи миллиампер часов, на зарядку одним ампером нужно было 2—3 часа, двумя амперами — час-полтора. Всё равно довольно долго.

Что придумали

Инженерам было страшно неудобно, что по USB можно передавать так мало тока. Например, у тебя был ноутбук: чтобы он работал, тебе нужно было 45 ватт мощности — чтобы крутить вентиляторы, питать процессор и диски, светить большим экраном и издавать звуки. По USB ты его никак не запитаешь, нужен отдельный блок питания — а это неудобно.

Инженеры решили упростить себе жизнь: внести изменения в стандарт USB, чтобы он мог поддерживать не 5 и не 10 ватт, а 20, 50 или даже 100 Вт. Задел был на то, чтобы запитывать от USB более мощные устройства — те же ноутбуки.

Но была проблема: если одновременно во всём мире сказать, что теперь по USB идёт другой ток, то что делать со старыми устройствами? Например, если у вас старый телефон, который работает на 5 вольтах, а вы в него воткнёте зарядное устройство на 20 вольт — что с ним станет? В лучшем случае сгорят регуляторы напряжения и телефон выключится. В худшем — сгорит сам телефон.

Тогда придумали, что протокол USB будет умным: теперь между источником тока и приёмником тока будет диалог, типа такого:

— Бонжур. Я устройство с быстрой зарядкой, могу отдавать 5, 10, 15 и 19,5 вольта. Предельная мощность — 60 ватт. Н-н-нада?

— Да, здарова. Дай мне, пожалуйста, 15 вольт.

— На тебе 15 вольт. Приятной зарядки!

А если устройство старое, то диалог будет таким:

— Бонжур. Я устройство с быстрой зарядкой, могу отдавать 5, 10, 15 и 19,5 вольта. Предельная мощность — 60 ватт. Желаете?

— Похоже, вы не желаете. На всякий случай дам вам 5 вольт.

Как быстрая зарядка заряжает аккумулятор

И вот мы берём два устройства с контроллерами QuickCharge. Соединяем их проводом, в нём тоже есть контроллер. Три контроллера договариваются между собой, какой им сейчас нужен ток. Зарядное устройство даёт этот ток. Все счастливы.

Чтобы зарядка шла ещё эффективнее, телефон смотрит на показатели батареи и процент заряда, чтобы скорректировать ток. Например, в самом начале он может заряжать большим током, а потом постоянно его снижать, чтобы не навредить батарее. Но для этого зарядка тоже должна поддерживать плавное снижение отдаваемой мощности.

С каждой пятилеткой протоколы быстрой зарядки становятся всё более навороченными как на устройствах, так и на зарядниках. Например, компьютеры Apple в последней операционке изучают ваши привычки: во сколько вы ложитесь и встаёте. И чтобы не насиловать батарею всю ночь, они её нежно разряжают, а потом быстро её накачивают за час до вашего пробуждения. Батарее такое на пользу, а вы и не знали, что ваш ноут специально зарядился ровно к вашему пробуждению.

Требования к проводам

Если у вас зарядный провод рассчитан на 5 ватт, под нагрузкой 45 ватт он может перегреваться и плавиться. Поэтому теперь в провода тоже встраивают контроллеры, которые говорят зарядному устройству: «Я рассчитан максимум на такую-то нагрузку». Соответственно, зарядное устройство больше не отдаст.

Получается, что быстрая зарядка — это когда у нас три подходящих устройства, которые договорились между собой заряжаться на условных 20 вольтах, 3 амперах. Получается мощность 60 Вт — это в 12 раз больше, чем по стандартному USB. На такой мощности можно заряжаться в 12 раз быстрее.

Как быстрая зарядка влияет на аккумулятор (и что будет дальше)

Раньше из-за перегрузки аккумулятора он мог перегреться, выйти из строя или даже взорваться. Сейчас контроллеры постоянно следят за температурой и снижают ток, если идёт перегрев.

А ещё современные аккумуляторы спокойно выдерживают стандартные 500—800 циклов даже быстрой зарядки, поэтому вывод такой: если заряжать блоком питания из комплекта с телефоном, то быстрая зарядка не испортит ваш аккумулятор быстрее, чем обычная. Всё дело в количестве циклов и правильности работы алгоритмов.

Но в целом физика и химия аккумулятора всё ещё несовершенна: это всё ещё довольно примитивная технология, аккумуляторы имеют свойство изнашиваться и «стареть», для их производства нужны токсичные и редкоземельные элементы. Некоторые аккумуляторы натурально взрываются. Поэтому учёные очень серьёзно исследуют возможности альтернативных аккумуляторов — например на графене.

Наши внуки наверняка будут ходить с пластинчатыми аккумуляторами толщиной как наши кредитные карты, которые будут заряжаться от тепла и движения. И для них съёмный аккумулятор от «Нокии» будет выглядеть так же дико, как для нас выглядят «телефоны-кирпичи» из начала 1990-х. Но пока так. Берегите аккумы!

Источник

Как работает быстрая зарядка? Вредна ли она для смартфона?

Процессор. Оперативная память. Камера. Дисплей. Миллионы людей покупают тот или иной смартфон исходя из этих параметров. Но в недавние годы, появился и другой фактор — быстрая зарядка . Кто не хочет, чтоб его смартфон вместо нескольких часов заряжался за несколько минут, пока вы принимаете душ и пьете чаек, например?

Ох, если бы все было так просто. Вообще, зарядка аккумулятора это достаточно сложное сплетение химии и физики. Прежде чем я объясню, как работают быстрые зарядные устройства, давайте немного поговорим о том, как работают зарядные устройства в целом.

Когда вы подключаете свой телефон к сети, на него поступает определенное количество энергии через зарядное устройство. Ваш телефон оснащен встроенным регулятором, чтобы предотвратить перекачку слишком большой мощности в батарею и ей прожарку.

Итак, еще раз, то как быстро ваш телефон может заряжаться, ограничено его внутренним регулятором. Давайте пока на время назовем этот регулятор вышибалой. Ну как в баре.

Если в баре вместимость пятьдесят человек, то вышибала позволяет проходить одному человеку каждые три минуты, таким образом бар полностью заполнится примерно за два с половиной часа. Независимо от того, сколько людей ждет снаружи, вышибала не позволит проходить внутрь более чем одному человеку каждые три минуты, поэтому бар не сможет заполниться быстрее, чем за 2,5 часа.

Воу воу, погоди те ка. А почему бы вышибале не пропускать по 1 человеку каждую минуту?

Ну во-первых, потому что это позволяет владельцам баров экономить на содержании баров. То есть производители телефонов таким образом подстраховываются, чтобы, как правило, маленькие батареи на телефонах не высушивались и не перезаряжались. Это дешевле!

Итак. Ограничение мощности . Обычно это 5 ватт или того меньше. Именно поэтому большинство девайсов заряжается так долго. Но по факту, многие устройства могут справится с большим чем это.

Принцип быстрой зарядки заключается в увеличении мощности тока, подаваемой на аккумулятор. Вспоминаем школьную программу, мощность тока — это сила тока умножить на напряжение. Быстрые зарядные устройства способны выдавать до 20 ватт или даже больше, если ваш девайс поддерживает определенные технологии.

Технологии ? Какие еще технологии? Мы же просто засылаем электроны в батарею, также как и людей в бар? Как бензин в бак. Включаем напор не полную!

Эм-м-м. это не совсем так. Есть много факторов не позволяющие это сделать. И главный из них это то, что с большей мощностью идет больший нагрев батареи.

И поэтому девайс подвергается большому риску от раздувания и нагрева батареи. Нельзя просто взять и дать больше мощности.

Именно поэтому была изобретена технология быстрой зарядки , которая заключается в регулировке напряжения и силы тока . Разные технологии быстрой зарядки применяют разные алгоритмы, где-то повышаются вольты, где то амперы, а где-то и то и то. Также внедряется процесс квитирования между зарядкой и телефоном, чтобы убедиться, что они оба подходят для этой работы.

Быстрая зарядка от Samsungили OnePlus являются популярными протоколами, Asus Boot Charge может обрабатывать 9 Вт, Huawei так и вообще до 22 Вт, но, вероятно, самым широко распространенной является быстрая зарядка от Qualcomm (Quick Charge), чипы которых стоят на очень многих Android девайсах. Была представлена уже 4 версия Quick Charge, которая может зарядить аккумулятор емкостью под 3000 мАч до 50% за 15 минут.

Однако, если ваша зарядка говорит что поддерживает только 5 вольт, это далеко не факт что ваш телефон может заряжаться супер быстро. Те устройства, которые поддерживают быструю зарядку, как правило, идут с совместимыми адаптерами за которые нужно дополнительно заплатить. И кроме того, очень важно использовать подходящий кабель, который сможет справиться с экстра мощностью.

Быстрая зарядка наиболее эффективна, когда ваша батарея полностью разряжена. Когда же она подходит к 50-70% емкости, то мощность понижается.

Представьте если бы вы подъехали на заправку, чтобы заправить полный бак бензина быстрой заправкой, то бишь мощным напором из шланга. Скорее всего, когда бак наполнится, то пистолет выбьет из бака напором бензина, он ударится о бензоколнку и отскочит обратно в машину. В лучшем случае у вас будет вмятина на крыле или разобьется стекло. В худшем, взорвется вся заправка.

В общем мораль сей басни такова, пользуйтесь только оригинальными зарядными устройствами, тем более, когда это касается быстрой зарядки. Все эти истории о взрывах телефонов, связаны, как правило, не с технологией быстрой зарядки, а с неисправным оборудованием.

Вредна ли быстрая зарядка для телефона?

И подводя итог, я попробую ответить на вопрос — вредна ли быстрая зарядка? Вы знаете, я думаю, что вопрос модно поставить немного иначе: когда быстрая зарядка станет обычным делом? Потому что развитие этой технологии просто очевидно. Само по себе название быстрая зарядка — это маркетинговая уловка. Фактически, через пару лет она вероятно станет новым стандартом.

Однако, говоря о сегодняшнем положении дел, быстрая зарядка потенциально может сократить продолжительность жизни батареи, если используется слишком часто. Но большинство из нас и без этого заряжают батарею так, что срок службы батареи уменьшается. Да и вообще, знаете, жить вредно. Но если вы пользуетесь обычной зарядкой и у вас нет проблем с тем, что нужно уходить из дома когда процент на нуле, то быстрая зарядка вам и не нужна. А учитывая же стоимость быстрозарядных устройств, возможно, будет проще купить зарядку в автомобиль или пауэр банк.

Но я считаю, что через несколько лет быстрая зарядка станет обычной зарядкой, подобно тому как мы переходили на hdtv. И тогда нам придется найти, что то еще.

Народ, если вам понравилось, то возможно понравятся, то подписывайтесь на канал и увидимся!

Источник

Быстрая зарядка: как и с какими устройствами она работает

Хорошо иметь смартфон с батарейкой большой емкости: 3000, 4000 или даже 5000 мАч — заряда хватит надолго. Но у медали есть и обратная сторона: на зарядку такого аккумулятора требуются часы. Пользователь далеко не всегда может позволить себе столько ждать. Спасение одно: быстрое зарядное устройство. Но что значит «быстрое» и как его выбрать?

Буквально десять лет назад проблемы не существовало вовсе: аккумуляторы мобильных устройств имели ёмкость в пределах 1500 мАч и прекрасно заряжались от обычного компьютера (5 В, 500 мА, 2,5 Вт). Первые зарядки, которые назывались «быстрыми», появились в начале годов и выдавали 5Вт. К середине по мере роста ёмкости батареек они перешли в категорию «обычных» и «быстрыми» стали называть зарядки (5 В, 2 А) — теперь и они самые обычные.

Дальнейшее увеличение мощности зарядных устройств ради ускорения процесса зарядки создало самую настоящую «войну форматов» и целый зоопарк стандартов. С точки зрения физики всё просто: мощность является произведением напряжения на силу тока, поэтому нужно повышать или то, или другое, или и то, и другое одновременно. Но при этом физически разъёмы остались прежними, и в этом заключается главная проблема: что было бы, если бы у вас дома в розетке было 220 вольт, в офисе 500, на даче 80, а розетки все одинаковые? Правильно, рассчитанные на одни параметры устройства просто выходили бы из строя при подключении к «неправильной» розетке.

Поэтому производители смартфонов разработали схему защиты, добавив протоколы обмена данными между зарядкой и контроллером. Работает это следующим образом: сначала блок питания выдает малый ток, безопасный для любого устройства. Но тут же подаёт сигнал: мол, привет, друг, а давай я тебе дам больше, не сгоришь? Если тот отвечает «ОК», то включается более мощный режим быстрой зарядки, если отвечает «нет» или не отвечает ничего, то остается стандартный режим. Также контроллер может ответить вроде «нет, давай 9 В и 2 А», и если адаптер это поддерживает, то включается соответствующий режим.

Стандартов быстрой зарядки много. Почему было сразу не договориться и не сделать единый стандарт? Всё очень просто: расчётливые производители надеялись на привязку пользователей к оригинальным или хотя бы одобренным аксессуарам, чтобы те покупали не дешёвую зарядку за 300 рублей на рынке, а только фирменную, даже несколько фирменных: домой, в офис, в машину и т.п.

И дело тут не столько в желании заработать на аксессуарах (хотя и в этом тоже), сколько в безопасности: каждая технология быстрой зарядки охраняется патентами, и это, в принципе, позволяет надеяться на то, что адаптеры не станут клепать непонятно из чего в каждом китайском подвале, экономя на комплектующих. Ведь случись что — обвинят не «подпольщиков», а производителя смартфона; и надо сказать, что большинство случаев самовозгорания аккумуляторов происходит именно при использовании «левых» зарядных устройств.

К счастью, многие протоколы быстрой зарядки оказались совместимы между собой, а также появились универсальные адаптеры, поддерживающие несколько протоколов сразу. Более того, есть и смартфоны, поддерживающие сразу несколько стандартов, например, Realme X2 Pro «понимает» и SuperVOOC, и Qualcomm Quick Charge, и USB Power Delivery и даже умеет быстро заряжаться от некоторых адаптеров Huawei.

Сейчас USB Power Delivery 3.0 поддерживается многими флагманскими смартфонами 2019–2020 годов: это Samsung, Apple и Xiaomi. Также USB Power Delivery поддерживают смартфоны Huawei и Honor, а вот их «родные» адаптеры Supercharge с другими устройствами несовместимы. Но зато и адаптеры покупать не надо: они идут в комплекте. Все версии Quick Charge обратно совместимы со старыми.

Интересно, что при этом разные смартфоны одного производителя могут поддерживать разные протоколы быстрой зарядки. Например, смартфоны Sony, все оснащенные процессорами Qualcomm, сначала поддерживали QC разных версий, а начиная с XZ3 перешли на Power Delivery. У бюджетных смартфонов Huawei/Honor — зарядка, у устройств средней ценовой категории 22,5-ваттная, флагманы поддерживают 40 и даже 65 Вт. Samsung в бюджетных моделях поддерживает собственный протокол AFC, а во флагманах уже

В целом USB Power Delivery выглядит сегодня наиболее перспективным стандартом: даже если такой адаптер заряжает ваш смартфон чуть медленнее «родного», велика вероятность того, что он будет совместим и со смартфонами ваших друзей и знакомых, и для следующего вашего смартфона такой блок подойдет, и даже новые модели ноутбуков он сможет заряжать: ведь максимальная мощность составляет аж 100 Вт!

Беспроводная зарядка тоже может быть быстрой или медленной: от 5 Вт в смартфонах Apple до 40 Вт в Huawei P40 Pro. Здесь никакой «войны форматов» нет, смартфон примет ровно столько энергии, сколько сможет, и более мощный адаптер не нанесет ему вреда.

Только помните, что скорость зарядки нелинейна: если батарейка заряжается на 50% за полчаса, то это не означает, что на 100% она зарядится за час. Быстро процесс идет только в начале, а потом существенно замедляется и полный цикл заёмёт до полутора часов. Также не забывайте, что важен не только адаптер, но и кабель. Для быстрой зарядки используются более толстые провода по сравнению с обычными. Проверяйте силу тока, которая указана в их спецификации, — она может достигать 5 А. При использовании обычного провода в лучшем случае протокол быстрой зарядки не включится, а в худшем у вас расплавится разъем, особенно если использовать переходники типа microUSB на И ещё один важный нюанс: производители смартфонов официально предупреждают, что при использовании быстрых зарядок ресурс аккумулятора будет исчерпан быстрее. Поэтому если вы, например, ставите смартфон заряжаться на ночь, воспользуйтесь обычным «медленным» адаптером.

Источник