Смартфоны сегодня наделены мощным «железом» и уймой всевозможных функций. Одной из них является функция быстрой зарядки. Пока что она используется только на флагманских устройствах, но в будущем появится и на недорогих смартфонах. Что это такое?
Формально в названии функции отражена ее суть — смартфон умеет быстро заряжаться. Если быть более точным, он умеет заряжаться быстрее, чем смартфоны, которые не наделены функцией быстрой зарядки. Например, Sasmung Galaxy Note 4 с аккумулятором емкостью чуть более 3000 мАч за 30 минут способен заряжаться аж на целых 50%! Согласитесь, результат впечатляет. Правда, полная зарядка длится намного дольше, но все равно скорость заряда будет высокой.
Пока быстрая зарядка поддерживается только определенными процессорами. Одним из лидеров в этой области является компания Qualcomm, она производит процессоры Snapdragon, которые используются во многих смартфонах. Работает фирменная технология Quick Charge («Быстрая зарядка») только при наличии соответствующего адаптера питания. Если используется другой адаптер, о технологии можно забыть.
Как происходит быстрая зарядка смартфона?
Каждое устройство рассчитано на определенную силу току и напряжения, то есть при зарядке устройство пропускает только определенную силу тока.
Специальные адаптеры, которые используются в смартфонах с функцией поддержки быстрой зарядки, позволяют устройству принимать большее напряжение и силу тока. Именно благодаря такой технологии смартфон заряжается намного быстрее.
Правда, здесь есть одна очень важная особенность, которую нужно обязательно принять во внимание. Дело в том, что ускоренная зарядка устройства делится на несколько этапов. На самом первом этапе подается максимальная сила тока, благодаря чему заряд устройства растет в буквальном смысле на глазах. Однако по достижении 50-70% сила тока начинает резко снижаться, в результате чего скорость зарядки до оставшихся 100% снижается. Зачем это сделано? Все просто — чтобы аккумулятор не перегревался и не вышел из строя. Кстати, именно поэтому в рекламах технологии быстрой зарядки говорят что-то вроде: «Всего за 30 минут вы можете зарядить смартфон до 50%!», ведь до оставшихся 100% устройство может заряжаться еще час, а то и дольше.
Для чего нужна технология быстрой зарядки?
Понятно, что данная позволяет уменьшать время зарядки устройства, что, безусловно, является большим плюсом. На деле же основной упор сделан на зарядку в течении первых 10-20 минут. Пример: у вас разряжается смартфон, осталось буквально 5%. Вы забегаете в кафе, заказываете кофе и ставите на зарядку устройство, благо, адаптер питания находится с собой. За те 10-15 минут, что вы пьете кофе, устройство успеет зарядиться до 35-50%, чего вполне хватит на весь оставшийся день. И, на наш взгляд, это огромное преимущество данной технологии.
К слову, аналогичная технология применяется и на многих электромобилях: за первые пару часов аккумуляторы могут зарядиться до 50-80%, а на оставшийся заряд может уйти еще часов 5-6, если не больше.
За 5 лет в мобильной электронике производительность выросла в 5-10 раз, тогда как технологии производства аккумуляторов остались неизменными. Средняя емкость аккумулятора 3000 мАч, что в 3 – 3.5 раз выше показателя телефонов прошлого десятилетия. При этом намечается тенденция снижения емкости, из-за уменьшения толщины корпуса, что негативно скажется на времени автономной работы мобильного устройства.
Как временное решение была разработана технология быстрой зарядки, способная ускорить процесс восполнения заряда до 75%. Как результат сокращается время ожидания и повышается мобильность, так как пользователь не прикован на 3-4 часа к розетке. Давайте разберемся подробнее о технологии, принципе работы, достоинствах и недостатках.
Что такое быстрая зарядка
Быстрая зарядка – это технология, направленная на увеличение пропускной способности напряжения (В) или силы тока (A), либо того и другого. Смысл заключается в том, что бы максимально быстро, эффективно и безопасно перезарядить встроенный источник питания. На скорость зарядки влияют параметры тока, а так же поколение быстрой зарядки.
Сценарии использования
Суть технологии быстрой зарядки – быстро зарядить батарею. Поэтому такая опция пригодится пользователям, чьи устройства снабжены аккумуляторами небольшой емкости или в силу занятости активно расходуют заряд. Рассмотрим эффективность применение технологии в реальной жизни.
Зарядка аккумулятора повышенной емкости
Некоторые смартфоны и планшеты снабжены источниками питания на 5000 – 12 000 мАч. Зарядка таких устройств сетевым адаптером с параметрами тока 5В/1A займет 6-14 часов. А с использованием быстрой зарядки первого поколения (5В/2A), время ожидания сократится почти в два раза.
Подзарядка на непредвиденный случай
Предположим, что по пути на работу или учебу, игра разрядила смартфон, а на оставшийся день заряда хватит только на телефонные разговоры. Требуется восполнить заряд, а свободного времени 15 минут. За это время аккумулятор емкостью 3000 мАч зарядится:
- Стандартным зарядным 5В/1A – 8.3 %.
- Быстрой зарядкой 1 поколения 5В/2A – 16.7 %.
- Быстрой зарядкой 2 поколения 9В/2A – 30 %.
Принцип действия
Процесс зарядки состоит из двух этапов. На первой стадии мощность тока высока настолько, сколько способен принять смартфон или планшет. Вторая стадия начинается по достижении отметки в 60-75 %. Сила тока начинает постепенно снижаться, а процесс зарядки на этом этапе растягивается на 30-60 минут. Это сделано для того, что бы аккумулятор не перегрелся, и не вышел из строя.
В технологии быстрой зарядки применен тот же принцип действия, с той лишь разницей, что на первом этапе показатели силы тока или напряжения, либо того и другого выше. Так в начале процесса аккумулятор заряжается быстро, а в конце с обычной скоростью. А использовать технологию целесообразно, когда батарея разряжена до 15-30 %. Поэтому маркетологи пишут, что аккумулятор за 30 минут зарядится на 60 или 75 %, но не уточняют время полной зарядки – 1.5-2 часа.
Стоит заметить, что технология быстрой зарядки закладывается при разработке мобильного устройства. Требуется установка соответствующего процессора, а так же контроллера питания, способного принимать и распределять энергию с высокими значениями тока / напряжения. А главное требуется сетевой адаптер, поддерживающий необходимые параметры.
Какие смартфоны и планшеты на Android поддерживают технологию быстрой зарядки
О поддержке данной технологии производитель указывает на коробке или в перечне комплектации. Например, на коробке Motorola Droid Turbo 2, указано о фирменном зарядном устройстве с мощностью 25 Вт. Так же информация о поддержке технологии указывается в спецификации на сайте компании.
Важно знать, что некоторые производители не кладут зарядные устройства с поддержкой технологии быстрой зарядки. В этом случае пользователь вынужден покупать сетевой адаптер отдельно.
Как выбрать зарядное устройство с поддержкой быстрой зарядки
На сайте производителя требуется уточнить тип быстрой зарядки, а так же параметры принимаемого тока: 2A/5В, 2A/7В или 2A/9В. Затем выбрать соответствующее зарядное устройство, на котором будут указана поддержка быстрой зарядки и требуемое соотношение тока / напряжения.
Разновидности быстрой зарядки
Qualcomm Quick charge.
Компания Qualcomm – основатель быстрой зарядки и лидер данной технологии, ввиду наиболее широкого распространения чипов и процессоров для мобильной электроники. За четыре года появились три поколения быстрой зарядки.
Quick charge 1.0
Повышение силы тока до 2А, параметры адаптера 2A/5В, мощность 10 Вт. В сравнении с обычными сетевыми адаптерами 1A/5В, процесс зарядки почти в 2 раза быстрее (2000 мАч в час).
Quick charge 2.0
Выросло напряжение до 12В, параметры адаптера 2A/5В, 2A/7В, 2A/9В и 1.2A/12В, мощность до 18 Вт. В сравнении с первым поколением, процесс зарядки сократится на 1.8 раз (до 3600 мАч в час). При этом пользователю может быть предоставлен выбор скорости зарядки, за счет ручного переключения напряжения из меню устройства, или вольтаж фиксирован – 7В или 9В. В обоих случаях решение принимает производитель мобильного устройства на стадии разработки.
Quick charge 3.0
Улучшение процесса зарядки за счет динамического изменения напряжения (3.2 – 20В с шагом 200 мВ). Параметры сетевого адаптера и мощность прежние, но в Qualcomm отмечают прирост 3-8 % и выше.
MediaTek Pump Express
Конкурирующее решение быстрой зарядки для процессоров MediaTek. Ввиду слабого распространения технологии, подробностей мало, но принцип работы тот же – повышение тока, напряжения или того и другого. Так же китайский производитель не стесняется рассказывать о превосходстве над конкурентами без приведения конкретных цифр.
Pump Express
Первое поколение быстрой зарядки с напряжением 3.6 – 5В, силой тока 1.2 – 2А, мощность 5 Вт (1.2А), 7.5 Вт (1.5 А) и 10 Вт (2А).
Pump Express Plus
Второе поколение с увеличенным напряжением (5, 7, 9, 12) и силой тока до 2А: 15 Вт (9В/1.67А) и 24 Вт (12В/2А).
Pump Express 3.0
О третьем поколении быстрой зарядки ничего не известно. По словам MediaTek, 70% заряда восполнится за 20 минут.
Кроме того технологию быстрой зарядки развивают производители мобильной электроники: Motorola – TurboCharge, Samsung – FastCharge, ASUS – BoostMaster и т.д. Суть одинакова, зарядка смартфона сетевым адаптером мощностью 15 или 18 Вт (2A/9В, 1.67A/9В или 3A/5В).
Отличительная реализация у компании OPPO (VOOC Flash Charging) и дочернего предприятия OnePlus (Dash Charge) – 4A/5В (20 Вт). При этом аккумулятор разделен на несколько ячеек, по которым равномерно распределяется ток.
Достоинства и недостатки
Преимущество технологии в быстром и безопасном заряде мобильного устройства. При этом сокращается время на ожидание и повышается мобильность. К тому же утверждения, что использование быстрой зарядки ускоряет износ и разрушение аккумулятора – опровержены учеными Стэнфордского Университета, Института Материаловедения и Энергетики Стэнфорда. При этом ученым удалось понять структуру и внутренние процессы, что бы в дальнейшем без последствий повысить скорость зарядки.
В тоже время главный недостаток технологии – замедление поиска новых источников питания, а так же оптимизация энергопотребления. Для компаний лучше перезарядить аккумулятор 2-3 раза за день, чем добиться медленного расхода энергии.
Вывод
Технология быстрой зарядки – эффективный способ восполнения энергии аккумулятора и повышения мобильности. В этом направлении есть интересные наработки, включая УМБ с функцией Quick charge. Но из-за распространенного мифа об ускоренном разрушении батареи, пользователи предпочитают и дальше пользоваться адаптерами с малой подачей тока. Поэтому компаниям стоит вкладывать деньги в оптимизацию потребления энергии и повышение емкости с сохранением размеров аккумулятора. Иногда ученые заявляют о новых источниках питания для портативной электроники. Но пока компании и корпорации не увидят в этом прибыль, ситуация останется неизменной.
Самсунг? Правильно, высокопроизводительные видеочипы. Это круто, так как открывает множество возможностей, но одновременно при этом растет энергопотребление гаджета.
Сейчас вы скажете, что одновременно с улучшением моделей повысилась и емкость батарей, выросли габариты, поэтому и время зарядки увеличилось. Увы, должны вас огорчить, это не дало большого прорыва.
Но не огорчайтесь, производители постарались, и у новых моделей появилась функция быстрая зарядка у самсунгов! К тому же дополнительно инновацией стала уникальная беспроводная зарядка, которая избавляет от необходимости быть постоянно «привязанными к розетке».
Как работает такая функция и в чем ее особенности? Сейчас вы обо всем узнаете!
Потери энергии сведены до минимума!
Специально для таких моделей, как Edge Plus и Galaxy Note 5 было разработано такое уникальное беспроводное устройство – зарядка Qi. В его нижней части находится несколько вентиляционных отверстий, охлаждающих систему.
Плюс – в середине размещен вентилятор. Все это позволяет быстро и без проблем подзаряжать смартфоны в любых условиях.
Относительно других моделей гаджетов, то и здесь разработчики пошли дальше. Как известно, в принципе работ любых аккумуляторных батарей заложен электрохимический процесс. Именно он отдает и накапливает энергию.
Чтобы телефоны не разряжались быстро и энергия в них сохранялась более длительное время, стали выпускаться батареи на основе лития. Именно они отвечают за режим «быстрая зарядка».
При подключении происходит выдача энергии от зарядного устройства максимальной мощности на первых этапах. Это означает, что ваш смартфон заряжается максимально быстро.
Преимущества
Такую функцию можно как отключить, так и подключить. При зарядке от кабеля продолжительностью всего в 10 минут, гаджет остается обеспеченным на четыре часа автономной работой. Согласитесь, ранее о таком можно было только мечтать!
Беспроводная зарядка, ранее отличающаяся большой стоимостью, теперь доступна всем. Так как продается вместе с комплектом к некоторым моделям смартфонов Самсунг. Технология беспроводной зарядки к тому же поддерживает и любые другие устройства.
Чтобы узнать, поддерживает ли ваш телефон такое новшество, сделайте следующее:
- Перейдите в раздел «Настройки».
- Откройте раздел «Аккумулятор».
- Убедитесь, имеется ли в списке приложение, использующее всю батарею.
- Приложение можно использовать или же отключить.
Однозначно можно сказать, что функция «быстрая зарядка» сделала телефоны известной компании еще более продвинутыми, крутыми! Конкуренты явно кусают локотки.
А нам остается только сказать: «Браво!» разработчикам и ждать от компании Самсунг новых технологических прорывов!
Самая большая проблема современных мобильных девайсов - их время автономной работы. Порой заряда аккумуляторной батарее хватает максимум на 4 часа, по истечении которых придётся искать зарядку и место, где можно подзарядиться. В такие моменты хочется 24 часа в сутки не снимать смартфон с зарядки. Для решения этой проблемы есть два пути: либо использовать аккумуляторную батарею большей ёмкости, либо заряжать аккумулятор быстрее по времени.
Quick Charger (дословно "быстрый заряд") - технология, пришедшая от Qualcomm еще в июне 2012 года, которая позволяет заряжать мобильные устройства в несколько раз быстрее. Другие производители чипов также могут похвастаться подобной технологией быстрой зарядки. Так MediaTek ускоряет зарядку гаджетов с помощью технологии Pump Express Plus , которая работает с чипсетами компании, включая флагманский MT6595 и более доступный MT6732. Motorola предлагает зарядное устройство Turbo Charger , которое позволяет заряжать аккумуляторную батарею гаджета на 75 % быстрее по сравнению с обычными зарядными устройствами.
И всё же Quick Charge лидирует на рынке быстрых ЗУ, возможно благодаря тому, что Intel и Samsung имеют лицензию на технологию компании Qualcomm и не предлагают собственных разработок.
Как работает быстрая зарядка?
Многие из Вас уже давно заметили, что смартфон быстрее заряжается при подключении зарядного устройства к сетевой розетке, чем при зарядке от USB порта компьютера. Так происходит, потому что выходная мощность розетки на 220В выше, чем на выходная мощность порта USB 2.0 (5 Вольт и 1 или 2 Ампера против 5 Вольт, 0,5 Ампера). Путём несложных формул из школьного курса физики можно вычислить, что сетевая розетка зарядит ваше устройство на 100% значительно быстрее, нежели порт USB.
Кроме того, каждый смартфон имеет схему управления питанием, встроенную в его печатную плату. Эта схема определяет пределы того, на сколько потребляемая мощность батареи может принимать мощность силы тока (т.е. заряд) без негативных последствий для аккумулятора. Смартфоны без быстрой зарядки ограничены максимальным показателем до 10 Вт (т.е. 5 Вольт умножить на 2 Ампера).
Быстрая зарядка эффективно поднимает этот предел. Если адаптер питания может увеличить мощность (например до 15 Вт, т. е. 9 Вольт умножить на 1,67 Ампера), и если схема управления питанием смартфона позволяет ему взять эту дополнительную мощность, то такой адаптер питания будет заряжать аккумулятор гораздо быстрее.
Поддерживает ли мой телефон быструю зарядку?
Для поддержки технологии быстрой зарядки на смартфоне или планшете необходимо иметь три вещи:
- Сертифицированный телефон или планшет Quick Charge;
- Адаптер зарядки, поддерживающий Quick Charge;
- Качественный USB кабель.
Все эти пункты нужны в совокупности. Не получится зарядить смартфон или планшет, если не выполняется хотя бы один из этих пунктов. Поэтому если у Вас имеется адаптер зарядки Quick Charge и соответствующего качества провод USB, воспользоваться функцией быстрой зарядки не получится, если смартфон не сертифицирован Quick Charge.
Список девайсов, которые гарантированно поддерживают технологию Quick Charge можно найти на сайте Qualcomm . Для MediaTek и её технологии Pump Express Plus в настоящее время выпущено не так много устройств, список которых можно посмотреть .
Что касается USB кабелей, быстрая зарядка поддерживается стандартом micro USB , USB Type A , и новым стандартом USB Type C . Обо всех современных компьютерных разъёмах и не только можно ознакомиться в статье Типы портов компьютера: виды разъёмов и адаптеров .
Таким образом самый простой необходимый кабель - 24 AWG (American Wire Gauge) . Маркировка AWG - Американский стандарт измерения проводников, который гласит следующее:
Чем толще и короче кабель, тем меньше должно быть его сопротивление, следовательно, меньше падение напряжения, следовательно, меньше вероятность, что USB-устройство будет работать нестабильно.
Число кабеля указывает на его размер: более низкое число указывает на больший размер. И это обычно записывается следующим образом: USB 28/24 AWG . Первое число (28) относится к размеру проводника, второе число (24) относится к размеру провода питания. 24 AWG является наиболее предпочтительным для быстрой зарядки, а 20 AWG USB кабель может и не подойти.
Кроме того, маркировка "правильного" USB кабеля должна содержать:
- Shield - экранированный кабель
- P (Pair) - жилы скручены в пару. Наличие P у одной из цифр очень желательно.
- 2C - два проводника.
Время заряда от 0 до 60 %, время заряда от 0 до 100 %
Существует еще один важный пункт, который следует знать о быстрой зарядке. Дело в то что технология быстрой зарядки ускоряет начальный период зарядки, но она не может ускорить общий период зарядки.
Т.е. быстрая зарядка поддерживает высокую скорость зарядка относительно общего времени заряда, но примерно до 60%. Дальше скорость заряда стремительно падает до обычного уровня и от 60% до 100% телефон заряжается по времени в целом немногим быстрее обычной зарядки.
Всё дело в том, что большая отдача электроэнергии при зарядке производит больше тепла. Литиевые батареи могут быть повреждены, если они перегреются; поэтому все устройства быстрого заряда имеют датчик температуры. И если она становится слишком критичной время процесса зарядки, быстрая зарядка будет стремиться уменьшить потребляемую мощность до обычных показателей стандарта USB 2.0.
Qualcomm пытается решить эту проблему в новом Quick Charge 3.0, но пока эта технология все еще на стадии разработки.
Обратите внимание, что 60% это приблизительная цифра достижения максимального порога заряда для быстрой зарядки. Некоторые телефоны и планшеты могут выдержать и более высокие показатели вплоть до 75%.
Унификация зарядных устройств для Quick Charger
Все устройства, которые выходят за последнее время и являются сертифицированными Quick Charger, не дают пользователю беспокоиться о том, гаджеты каких компаний стоит покупать, а какие нет, чтобы сохранить функцию быстрой зарядки.
Если у вас есть Quick Charge сертифицированное зарядное устройство от Motorola, и Вы захотите подключить его к HTC One M8, быстрая зарядка будет работать как и прежде.
Отсюда следует понимать, что не нужно обращать внимание на бренды. Не имеет значения используется ли Nexus и зарядное устройство от ASUS или оно от компании третьей стороны по скорости зарядки все они будут одинаковыми.
Когда-то в телефонах были слабые аккумуляторы, поэтому они заряжались достаточно быстро. С тех пор их ёмкость выросла примерно в 5-10 раз, и на столько же должно было увеличиться время их зарядки. Производители решают эту проблему разными способами, но их возможности ограничены, ведь они стараются придерживаться установленных стандартов.
Большая часть смартфонов заряжаются от зарядных устройств, которые выдают напряжение 5 вольт с силой тока в пределах от 0,5 до 2 ампер. Тем не менее, существуют технологии ускоренной зарядки, обеспечивающие повышенный вольтаж и силу тока. Принцип работы любого аккумулятора основан на электрохимическом процессе, который позволяет накапливать энергию, а затем отдавать её. В современных мобильных устройствах чаще всего используются литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, которые обладают высокой ёмкостью и низким саморазрядом. У них немало недостатков - со временем они постепенно теряют номинальную ёмкость, а при нагревании и повреждении могут воспламеняться.
В основе технологии быстрой зарядки лежит принцип подачи максимально допустимого напряжения при такой силе тока, которая позволяет как можно быстрее набрать заряд. При этом важно, чтобы аккумулятор не повреждался, не выходил из строя и не терял своих характеристик. Напряжение подбирается индивидуально для каждого устройства и условий зарядки и может повышаться или понижаться. В случае с технологией Qualcomm Qiack Charge зарядка осуществляется при напряжении от 3,6 до 20 вольт с шагом 0,2 вольта и силой тока до 3 ампер. Контроллер, встроенный в процессор, анализирует несколько параметров, в том числе температуру аккумулятора, и позволяет ограничивать или усиливать подачу энергии. Аналогичным образом заряжаются устройства с использованием большинства других технологий.
Компания Oppo изобрела фирменную технологию ускоренной зарядки VOOC Flash Charging, которая работает иначе. Зарядное устройство отдаёт ток напряжением 5 вольт с силой 4,5 ампера на аккумулятор с 8 контактами. Батарея разделена на несколько ячеек, и энергия равномерно распределяется между ними. Эта технология позволяет «бережно» заряжать аккумуляторы, не подвергая их риску перегрева даже в случае сбоя или выхода из строя контроллера.
Существуют и более радикальные решения - например, зарядка аккумулятора за несколько секунд. Эта технология далека от совершенства - батарея разряжается в несколько раз быстрее и она очень недолговечная.
Зарядные устройства с поддержкой технологий ускоренной зарядки универсальны - ими можно заряжать смартфоны любых производителей, в том числе старые модели. Вряд ли стоит ждать резкого прорыва в технологиях ускоренной зарядки. Скорее всего, они будут постепенно совершенствоваться, и уже через несколько лет общепринятой нормой станет полная зарядка смартфона в течение получаса или ещё быстрее.
