Szybkie ładowanie, co i jak

Jacek Sadowski kwi 25, 2018 Akcesoria GSM 0Komentarzy

Szybkie ładowanie, jak najlepiej?

OTOPHONE radzi, jak najlepiej rozwiązać problem z ładowaniem komórek.

Uzyskanie w szybkim czasie jak najwięcej procentów baterii jest w dzisiejszych realiach nieocenione. Co zrobić, gdy procenty niebezpiecznie zbliżają się do zera? Szybkie ładowanie jest bardzo nęcące, ale co się kryje za tym pojęciem?

Najszybszym rozwiązaniem na naładowanie smartphone’a jest dostarczenie jak największej mocy. Ale jak to zrobić, aby nie zniszczyć ani ładowarki, ani telefonu? Ponadto przecież są ograniczenia USB, który oryginalnie służył do przesyłania danych. Jakie ograniczenia?

USB 2.0 zakłada, że przez kabel płynie prąd o napięciu 5V i maksymalnym natężeniu 500 mA, co daje 2,5-watowy strumień energii. Biorąc pod uwagę to, że akumulatory współczesnych telefonów komórkowych to około 12-13 watogodzin, czyli 1W energii przez 12-13 godzin, to naładowanie ich przez standardowy port USB 2.0 zajmowałoby PONAD 5 godzin! USB 3.0 (oficjalnie USB 3.1 Gen 1) podnosi limit natężenia prądu do 900 mA, ale nadal to jest za mało.

Ludzie zajmujący się ładowaniem smartfonów za pomocą USB zauważyli problem, przez co powstało rozszerzenie standardu USB o nazwie USB Battery Charging. Pierwsza wersja zakładała zwiększenie natężenia prądu płynącego z portu USB do 1,5A, o ile nie korzysta się z przesyłania danych. Był to duży krok naprzód, ale nadal niewystarczający. Pod koniec 2010 roku powstała wersja 1.2 standardu USB Battery Charging i w niej bardzo zwiększono wszystkie limity: stało się możliwe przesyłanie prądu o natężeniu 1,5A bez rezygnowania z transferu danych, czyli teraz 1,5A mogło popłynąć nie tylko z ładowarki, ale też z portu USB komputera. Ładowarki USB zgodne z tym mogły wysyłać do podłączonych do nich urządzeń prąd o natężeniu aż 5A, czyli 10 razy większym, niż zakłada USB 2.0 bez rozszerzenia Battery Charging!. Wystarczyłoby to w zupełności do ładowania smartphonów, gdyby nie zapisek w specyfikacji mówiący, że wszystkie urządzenia przenośne nadal obowiązuje limit natężenia do 1,5A.

Battery Charging teoretycznie pozwalało na zwiększenie natężenia prądu płynącego z ładowarki, ale co najśmieszniejsze, tylko wtedy, gdy… nie płynął on do urządzenia przenośnego!

Co najśmieszniejsze firmy chcące przyspieszyć ładowanie telefonów musiały poradzić sobie same, bo standard USB, zamiast pomagać tylko wszystko utrudniał. W ciągu paru lat wykształciły się dwa główne kierunki rozwiązań mających sobie poradzić z tym problemem: jeden polegał na dostarczaniu do telefonu prądu o większym NAPIĘCIU, a drugi na dostarczaniu prądu o większym NATĘŻENIU.

W 2013 roku na rynek wszedł standard Quick Charge 1.0 marki Qualcomm Aby przyśpieszyć ładowanie smartfona, potrzebny był odpowiedni procesor (oczywiście Qualcomma), ładowarka i mikrokontroler w telefonie. Z kolei firma chcąca wykorzystać to rozwiązanie w swoim produkcie musiała uiścić opłatę licencyjną. Gdy warunki te zostały spełnione, do smartfonu docierał prąd o napięciu 5V i natężeniu 2A, co dawało już 10W mocy. Standardy Quick Charge 2.0 i 3.0 wprowadziły regulację napięcia, a maksymalna moc została w nich zwiększona do 18W.

Pomysł na dynamiczną regulację napięcia ma związek z tym, że akumulatory litowe (wykorzystywane aktualnie w telefonach) dobrze znoszą bardzo szybkie ładowanie przez pierwsze 50-60%, a potem trzeba zmniejszać prąd ładowania i ładować je coraz wolniej, aby nie igrać z ich żywotnością i wybuchową naturą. Celem Quick Charge 2.0 i 3.0 jest jak najszybsze ładowanie, ale tylko wtedy, gdy jest to bezpieczne. Sprawia to, że temat ładowania smartphonów jest jeszcze bardziej skomplikowany, ale to właśnie dzięki temu jest możliwe naładowanie ponad 40% akumulatora w 20 minut.

Największą zaletą Quick Charge, jest to, że… działa.

Akumulatory litowe współczesnych smartfonów przeważnie ładuje się prądem o napięciu trochę ponad 4V, więc jeśli do telefonu dostarczany jest prąd o trzy razy większym napięciu, to trzeba coś z nim zrobić. Zajmuje się tym odpowiedni układ scalony i wiąże się to z wydzielaniem ciepła. A duża ilość ciepła to wróg smartphone’ów. Między innymi z tego powodu Quick Charge działa jak trzeba właściwie tylko wtedy, gdy telefon nie jest używany w trakcie ładowania. Jeśli próbuje się jednocześnie szybko ładować telefon i na nim grać, to albo będzie się to wiązało ze znacznym spadkiem wydajności (telefon będzie próbował bronić się przed przegrzaniem i spowolni zegary procesora), albo ze znacznym spowolnieniem szybkości ładowania, albo z jednym i z drugim.

Ładowanie akumulatorów litowych w wysokiej temperaturze szybko skraca ich żywotność, a w świecie smartfonów z niewymienialnymi akumulatorami nie jest to zbyt dobrze postrzegane.

Rozwiązaniem problemu mają być techniki ładowania, w których ładowarki wyprowadzają z siebie prąd o standardowym dla USB napięciu 5V (lub bardzo bliskim 5V), ale za to o zdecydowanie wyższym natężeniu. Mowa tu o VOOC występującym w urządzeniach Oppo, Dash Charge znanym z OnePlus 3/3T (5V, 4A, czyli 20 W) i Super Charge z Huawei Mate 9 (5 V i 4,5 A, lub 4,5 V i 5 A, czyli 22,5 W). Dzięki temu kontroler ładowania w telefonie może być prostszy, bo większość pracy jest wykonywana przez układy znajdujące się w ładowarce, a to wiąże się z mniejszą ilością ciepła wytwarzanego przez telefon.

Podsumowując, w teorii rozwiązania konkurujące z Quick Charge powinny mieć pod pewnymi względami przewagę nad standardem Qualcomma, ale trudno stwierdzić tak naprawdę jak duża ona jest. Za to łatwo wskazać palcem aspekty, w których są one zauważalnie gorsze.

Ładowarki zgodne z techniką tego typu są większe i cieplejsze niż ładowarki Quick Charge. Po drugie, wymagają grubszych i nie za długich kabli. Gdy zgubisz fabryczny kabel, który znajdował się w pudełku z telefonem, to nie wystarczy tani zamiennik wyciągnięty z szuflady, bo wtedy szybkie ładowanie nie zadziała. To nie znaczy, że Quick Charge zadziała z każdym przewodem, bo jeśli będzie on zbyt długi i/lub zbyt cienki, to powstaną problemy, ale wymagania stawiane kablom przez ładowarki i telefony kompatybilne z Quick Charge są zdecydowanie niższe niż w przypadku VOOC/Dash Charge/Super Charge itp. Po trzecie, wszystkie te techniki są niekompatybilne z konkurencyjnymi, więc jeśli masz telefon z Dash Charge, to naładujesz go szybko jedynie ładowarką OnePlus Dash Charge podłączoną przewodem Dash Charge.