Сьогодні переважна більшість новітніх моделей мобільних телефонів оснащені вдосконаленими технологіями швидкої зарядки. Як саме працюють ці пристрої та яким чином вони постійно стають ще швидшими? Давайте розберемося.
Еволюція швидкої зарядки
Практично кожен сучасний флагманський смартфон на ринку підтримує ту чи іншу форму швидкої зарядки. Виробники активно використовують у маркетингових кампаніях такі фрази, як “80% заряду за 30 хвилин” або “повна зарядка менш ніж за годину”, щоб підкреслити переваги своїх новітніх гаджетів.
Широке впровадження швидкої зарядки є прямим наслідком зростання інтенсивності використання смартфонів. Багатьом користувачам доводиться заряджати свої пристрої кілька разів на день. Це також є необхідністю, оскільки розміри екранів телефонів постійно збільшуються, що, в свою чергу, вимагає акумуляторів більшої ємності для забезпечення достатнього часу автономної роботи. Без технології швидкої зарядки нам довелося б витрачати багато часу на очікування повної зарядки наших смартфонів.
На найпростішому рівні, швидка зарядка – це процес збільшення потужності (вимірюється у ватах – Вт), що надходить до акумулятора мобільного телефону. Стандартний порт USB передає близько 2,5 Вт на підключений пристрій, тоді як швидкі зарядні пристрої здатні передавати набагато більше. Сучасні пристрої часто поставляються з блоками живлення на 15 Вт, а деякі виробники пропонують зарядні пристрої на 50 Вт, 80 Вт і навіть 100 Вт.
Для кінцевого користувача все зводиться до використання сумісного швидкого зарядного пристрою. Однак для виробників створення такого пристрою – складний технічний процес, що виходить за рамки простого збільшення потужності.
Механізм швидкої зарядки
Перш ніж заглиблюватися далі, варто згадати просту формулу. Потужність обчислюється як добуток сили струму (вимірюється в амперах – А) на напругу (вимірюється у вольтах – В). Сила струму – це кількість електричного заряду, який переноситься, а напруга – це сила, що штовхає цей заряд. Отже, зарядка 3А при 5В забезпечить потужність 15 Вт.
Можна помітити, що більшість виробників наголошують на швидкій частковій зарядці, наприклад, можливість зарядити акумулятор на 50-80% за півгодини. Це пов’язано з принципом роботи літій-іонних акумуляторів, що використовуються в смартфонах. Якщо уважно спостерігати за процесом зарядки, то можна помітити, що з плином часу вона сповільнюється.
Процес зарядки умовно можна поділити на три етапи. Для отримання більш детальної технічної інформації, можна звернутися до діаграми “Малюнок 1: Етапи зарядки літій-іонних акумуляторів” зі статті Battery University. Якщо коротко, то вона демонструє наступне:
Етап 1 – Постійний струм: Напруга поступово зростає до свого пікового значення, при цьому сила струму залишається постійною на високому рівні. Саме на цьому етапі до пристрою подається більша частина енергії.
Етап 2 – Насичення: Напруга досягає пікового значення, а сила струму зменшується.
Етап 3 – Дозарядка: Акумулятор повністю заряджений. На цьому етапі живлення подається або повільно, або періодично, коли телефон споживає енергію.
Кількість потужності та тривалість кожного етапу залежать від стандарту швидкої зарядки. Стандарт – це встановлена процедура зарядки, що відповідає конкретному пристрою, зарядному пристрою та вихідній потужності. Різні виробники розробляють власні стандарти зарядки, які можуть впливати на потужність та час зарядки.
Різні стандарти швидкої зарядки
Нижче представлені різні стандарти швидкої зарядки, які використовуються в мобільних телефонах:
USB Power Delivery (USB-PD): Кожен мобільний телефон має зарядний кабель з роз’ємом USB. Навіть Lightning-кабелі для iPhone від Apple мають USB-з’єднання на іншому кінці. Стандарт USB 2.0, який широко використовувався протягом двох десятиліть, мав максимальну вихідну потужність 2,5 Вт. У зв’язку зі збільшенням вимог до потужності USB-портів було розроблено стандарт USB-PD. Він забезпечує максимальну потужність до 100 Вт та використовується для широкого спектра пристроїв, включаючи більшість флагманських мобільних телефонів. Всі пристрої, що використовують стандарт USB 4, будуть підтримувати технологію USB-PD, що, як очікується, допоможе стандартизувати процес зарядки.
Qualcomm Quick Charge: Qualcomm є найпоширенішим виробником чіпсетів для флагманських Android-пристроїв, а їх новітні процесори підтримують фірмовий стандарт швидкої зарядки. Новітня версія Quick Charge 4+ забезпечує максимальну вихідну потужність до 100 Вт.
Samsung Adaptive Fast Charging: Цей стандарт використовується в пристроях Samsung, зокрема в їх лінійці Galaxy. Він забезпечує максимальну вихідну потужність 18 Вт та автоматично регулює швидкість зарядки для збереження довговічності акумулятора.
OnePlus Warp Charge: Компанія OnePlus використовує власний стандарт Warp Charging, який забезпечує зарядку їхніх пристроїв до 30 Вт. На відміну від інших стандартів, цей стандарт не підвищує напругу, а збільшує силу струму, що забезпечує постійну швидкість зарядки 30 Вт.
Oppo SuperVOOC Charging: Oppo використовує власний стандарт, що забезпечує зарядку своїх пристроїв потужністю до 50 Вт.
Більшість компаній, що не мають власної технології зарядки, використовують USB-PD або Qualcomm Quick Charge, або адаптують їх до своїх пристроїв. Такі компанії, як Apple, LG, Samsung і Google, використовують ці стандарти для своїх флагманських смартфонів.
Більшість цих рішень підвищують швидкість зарядки за рахунок збільшення напруги. Винятком є технології Oppo і OnePlus, які збільшують силу струму, а не напругу. Швидка зарядка з використанням цих пристроїв вимагає фірмових кабелів.
Перспективи технологій зарядки
Технологія зарядки постійно вдосконалюється, і виробники продовжують шукати шляхи збільшення її швидкості. Найближчими роками все більше компаній будуть проводити експерименти з новими технологіями, що призведе до появи нових стандартів. Однак, швидше за все, більшість із цих стандартів базуватимуться на USB-PD.
Також спостерігається тенденція до розвитку бездротової швидкої зарядки. Передача великої кількості енергії бездротовим шляхом може бути небезпечною без належного контролю температури. Наразі бездротова зарядка значно повільніша за дротову, оскільки технологічні компанії все ще працюють над удосконаленням систем охолодження. Тому деякі виробники, наприклад OnePlus, випускають бездротові зарядні пристрої потужністю 30 Вт, що оснащені великими вентиляторами для забезпечення достатнього потоку повітря.