Saturs

• Izskaidroti ātras uzlādes standarti
• USB strāvas padeve
• Qualcomm ātrā uzlāde
• Citi standarti
• Kā ātri uzlādēt litija jonu akumulatoru
• Ātra uzlāde ar augstu spriegumu?
• Kāpēc izmantot augstākus spriegumus?
• Satīt
• Saistīts

Ātrajai uzlādei ir jābūt mūsdienu tālruņu funkcijai. Tas nodrošina mūsu akumulatoru papildināšanu aizņemtās dienās. Tomēr dažādiem uzņēmumiem ir daudz dažādu standartu. Daži strādā tikai ar noteiktiem kabeļiem un lādētājiem, bet citi izmanto augstāku spriegumu. Tas viss var nedaudz mulsināt, tāpēc mēs esam šeit, lai to saprastu.

Īsumā - ātra uzlāde palielina akumulatoram nosūtīto strāvu, lai ātrāk piepildītu tā ietilpību. Pamata USB specifikācija nosūta tikai 0,5 ampērus (A) strāvas, izmantojot 5 voltus (V) tikai par 2,5 vatiem (W). Ātrās uzlādes tehnoloģijas palielina šos skaitļus. Huawei 10V / 4A SuperCharge ražo 40W, un Samsung jaunākais adaptīvais ātrais lādētājs ražo 15W sulu. Daži Ķīnas uzņēmumi pat lepojas ar uzlādes tehnoloģijām, kas var sasniegt pat 100 W. Visiem ātrās iekasēšanas pakalpojumiem ir kopīga tēma - vairāk enerģijas.

Tas ir tikai pamata pārskats. Tas, kā akumulators faktiski uzlādējas, ir daudz sarežģītāk. Pirms mēs to sasniedzam, sīkāk apskatīsim atšķirības starp visiem šiem ātras uzlādes standartiem.

Izskaidroti ātras uzlādes standarti

USB strāvas padeve

USB barošana (USB-PD) ir oficiāla ātrās uzlādes specifikācija, ko USB-IF publicēja 2012. gadā. Standartu var izmantot jebkura ierīce ar USB portu, ja tā ražotājs iekļauj nepieciešamo shēmu un programmatūru. Tāpat kā visi ātras uzlādes standarti, arī USB-PD ievieš datu protokolu, lai sazinātos starp lādētāju un tālruni. Tas ved sarunu par maksimāli pieļaujamo enerģijas piegādi gan lādētājam, gan klausulei.

USB barošanas padeve palielina pamata USB uzlādes ātrumu līdz 100 W izejas jaudai. Pieejamās jaudas daudzums tiek sadalīts dažādos jaudas parametros, kas darbojas ar dažādiem spriegumiem. 7,5 W + un 15 W + režīmi ir vislabākie tālruņiem, savukārt 27 W un vairāk ir klēpjdatoriem un citām lielākas jaudas ierīcēm. Standarts atbalsta arī divvirzienu jaudu, ļaujot tālrunim uzlādēt citas perifērijas ierīces.

Google Pixel sērijā tiek izmantotas oficiālās enerģijas piegādes specifikācijas, un šī tehnoloģija mūsdienās tiek atbalstīta lielākajā daļā vadošo viedtālruņu. Apple arī ievieš standartu iPhone 8, iPhone X, iPhone XS un jaunākajos MacBooks. Tomēr daudzi uzņēmumi dod priekšroku saviem patentētajiem uzlādes standartiem.

Qualcomm ātrā uzlāde

Qualcomm patentētā ātrās uzlādes tehnoloģija savulaik bija noklusējuma standarts viedtālruņu nozarē, jo tā pirms USB barošanas popularizēja ātro uzlādi. Jaunākā ātrās uzlādes 4.0+ versija ir savietojama ar enerģijas piegādi, ļaujot ātrāk uzlādēt ātrumu un sniegt plašāku atbalstu.

Ātrā uzlāde ir izvēles iespēja, kas pieejama ar Qualcomm Snapdragon procesoriem. Tas, ka tālrunim ir Qualcomm mikroshēma, nenozīmē, ka tas ir saderīgs ar ātro uzlādi. Tomēr plašs tālruņu klāsts var lepoties ar ātrās uzlādes atbalstu, ieskaitot LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus un daudz ko citu. Standarta popularitātes dēļ tur ir arī plaša mantoto lādētāju un trešo pušu piederumu ekosistēma.

Citi standarti

Viedtālruņu ekosistēmā daudzos modeļos tiek izmantotas iekšējās tehnoloģijas, nevis iepriekš visuresošākie standarti. Tomēr tikai daži no šiem standartiem ir patiesi patentēti. Daudzi no tiem ir tikai strāvas padeve vai ātrā uzlāde, kas pārsaiņoti ar citu zīmolu, vai arī tie satur dažus īpašus šīs tehnoloģijas uzlabojumus - prātā nāk Samsung adaptīvā uzlāde un Motorola Turbo uzlādes tehnoloģijas.

Citi, piemēram, Oppo VOOC un Huawei's SuperCharge, darbojas diezgan atšķirīgi. Tie ievērojami palielina strāvas daudzumu lielas enerģijas uzlādei, nevis palielina spriegumu. Šo patentēto tehnoloģiju lādēšanas ātrums gadu gaitā ir ievērojami palielinājies, SuperCharge, Super VOCC un OnePlus WarpCharge 30 ir vieni no ātrākajiem tirgū. Šeit ir redzams, kā dažas no visizplatītākajām tehnoloģijām ir sakārtotas blakus.

Ir iespējams atbalstīt vairākus standartus vai vismaz nodrošināt zināmu savietojamības līmeni ar dažādām ātras uzlādes metodēm. Diemžēl tas rada daudz neparedzamības par precīziem uzlādes ātrumiem, ko saņemsit, lietojot tālruņus ar dažādiem lādētājiem un pat ar dažādiem kabeļiem.

Pārbaudot vairākus tālruņus, mēs atradām dažādas variācijas, cik daudz katra tālruņa patērēja jaudu atkarībā no izmantotā lādētāja un kabeļa. Vislabākos rezultātus parasti sasniedz, izmantojot kabeli komplektācijā iekļauto kabeli un lādētāju ar savu tālruni.

Kā ātri uzlādēt litija jonu akumulatoru

Tagad, kad esam izstrādājuši standartus, izpētīsim, cik ātri uzlāde faktiski paātrina akumulatora uzlādes ciklu. Litija jonu baterijas, ko izmanto viedtālruņos un citos elektroniskos sīkrīkos, netiek uzlādētas lineāri. Uzlādes cikls ir sadalīts divās atšķirīgās fāzēs.

Pirmais ir pieaugošais spriegums vai nemainīgas strāvas fāze. Akumulatora spriegums vienmērīgi palielinās no tik zema kā 2 V līdz maksimālajam apmēram 4,2 V, kamēr tas uzlādējas. Tas mainās atkarībā no precīza akumulatora. Šajā fāzē akumulators ievelk visaugstāko maksimālo strāvu, kas paliek nemainīga, līdz akumulatora spriegums sasniedz maksimumu.

Pēc tam spriegums kļūst nemainīgs, un strāva sāk kristies. Akumulatori, kas uzlādējas ārpus šī punkta, patērē mazāk strāvas, un tāpēc uzlādējas lēnāk. Tāpēc pirmie 50 vai 60 procenti tālruņa tiek uzlādēti ievērojami ātrāk.

Akumulatora uzlāde notiek divās fāzēs. Pieaugošs spriegums / pastāvīga strāva un pastāvīgs spriegums / krītoša strāva. Pirmais posms ir piemērots ātrai uzlādei ar lielu strāvu.

Ātrās uzlādes tehnoloģijas izmanto pastāvīgas strāvas fāzi. Pēc iespējas vairāk strāvas iesūknēšanas akumulatorā, pirms tas sasniedz maksimālo spriegumu. Tāpēc ātras uzlādes tehnoloģijas ir visefektīvākās, ja akumulatora uzlādes līmenis ir mazāks par 50 procentiem, taču, ja patērējat 80 procentus, tam ir maza ietekme. Starp citu, pastāvīga strāvas uzlāde ir vismazāk kaitīgais akumulatora ilgtermiņa veselībai. Lielāks pastāvīgais spriegums kopā ar siltumu kaitē akumulatora darbībai.

Visbeidzot, akumulatoram nodotā ​​sprieguma un strāvas daudzumu kontrolē, izmantojot tālruņa iekšpusē esošo uzlādes kontroliera ķēdi. Kontrolieris kopā ar temperatūras un sprieguma sensoriem var pārvaldīt strāvas daudzumu, lai optimizētu akumulatora uzlādes ātrumu un ilgtermiņa veselību.

Ātra uzlāde ar augstu spriegumu?

Iespējams, ka daži no jums šeit pamanīja acīmredzamu problēmu. Ja litija jonu akumulatoru tipiskais spriegums ir no 3 līdz 4,2 V, vai nav bīstami izmantot augstākā sprieguma lādētājus?

Parasti tas tā būtu, bet viedtālruņu shēmas samazina spriegumu un palielina strāvu. Tas saglabā nodotās enerģijas daudzumu nemainīgu (P = IV), bet spriegumu pārvieto pareizajā diapazonā. Nē, ātras uzlādes kabeļi nedara maiņstrāvas spriegumu. Ja paskatās uz lādētāja aizmuguri, jūs varēsit pamanīt mazo punktoto līdzstrāvas ikonu ⎓. USB vienmēr ir līdzstrāvas barošanas sistēma.

Augstsprieguma ātras uzlādes ķēdēs tiek izmantots pārslēgšanas režīma samazināts barošanas avots, kas pazīstams arī kā buksa pārveidotājs. Šī ķēde ņem augstu līdzstrāvas spriegumu un pārveido to līdz zemākam līdzstrāvas spriegumam. Ideālā gadījumā tas arī reizina strāvu ar apgriezto lielumu, pateicoties tā “lādēšanas sūkņa” īpašībām. Tas būtībā ir slēdzis, kas ieslēdz ieejas spriegumu, lai uzlādētu kondensatoru ar lielu strāvu.

Tas izskatās sarežģīti, taču sekojiet diagrammām labajā pusē. Augsts ieejas spriegums ieslēdzas un izslēdzas, lai no Vin izveidotu PWM signālu. Tas rada lielu “sūknēšanas” strāvu caur induktoru L kondensatorā Cout. Pie slodzes (akumulatora) mēs redzam lielu strāvu un zemu vidējo spriegumu (Vout).

Pakāpjoties no 10 V / 1 A uz 5 V, ideālā gadījumā pēc pārveidotāja tiek iegūta 2A strāva. Reālajā pasaulē ar šīm pārmaiņām vienmēr ir zināmi zaudējumi (parasti to efektivitāte pārsniedz 90 procentus), kas izdalās kā siltums. Slēdžu režīma barošanas avoti arī parasti patērē mazāk enerģijas nekā lineārais regulators.

Kāpēc izmantot augstākus spriegumus?

Augstāka sprieguma izmantošanai ir divi galvenie iemesli. Pirmkārt, slēdža režīma barošanas avoti ir efektīvāki nekā lineārie regulatori, kas samazina spriegumu, izdalot siltumu. Tas ir īpaši svarīgi, lai mūsu tālruņi un to akumulatori būtu atdzesēti.

Otrais ir saistīts ar strāvas zudumu, izmantojot USB kabeļus, īpaši garākus. Rezistors, piemēram, stieples garums, nolaiž spriegumu, pamatojoties uz strāvu, kas tam iet (Ohma likums V = IR). Tādas pašas jaudas pārraide, izmantojot augstāku spriegumu un zemāku strāvu, zaudē mazāk enerģijas kabeļa garumā. Tas ir efektīvāk, un kāpēc galvenais elektrotīkls ir simtiem voltu, nevis 5 V.

Tomēr kompromiss ir tāds, ka buks pārveidotājiem ir vieglāk ierobežota strāva nekā lineāriem regulatoriem. Maksimālā izejas jauda ir atkarīga no induktora lieluma, kondensatora un sprieguma pulsācijas, kā arī no pārslēgšanas frekvences, papildus tranzistoru jaudas iespējām. Ļoti lielas strāvas ir iespējams sasniegt tikai ar tradicionālāku lineārā sprieguma regulatoru. Tāpēc dažas no zemsprieguma 5 V ātrās uzlādes tehnoloģijām, piemēram, Huawei un OPPO, piedāvā lielāku kopējo jaudu nekā Qualcomm un Samsung augstākā sprieguma bukse pārslēdzošās versijas.

MediaTek jaunākā tehnoloģija Pump Express nodrošina gan pārslēgšanas režīma, gan lineārā regulatora uzlādi.

Iepriekš redzamā diagramma parāda, kā MediaTek PumpExpress 3.0 un 4.0 izdodas sasniegt līdz 5A uzlādes strāvu. Ja ir pievienots 5A kabelis, tā tehnoloģija apiet parasto komutācijas lādētāju, lai nodrošinātu lielāku strāvu. Šajā gadījumā ķēde ved vajadzīgo spriegumu pār datu līnijām, paaugstinot un pazeminot Vbus uzlādes spriegumu, lai panāktu maksimālu efektivitāti.

Satīt

Ātrā uzlāde ietver virkni dažādu iespējamo tehnoloģiju, katrai no tām ir savi plusi un mīnusi. Daļēji tas ir iemesls, kāpēc tirgū ir tik daudz dažādu standartu, jo uzņēmumi izmanto savu pieeju, lai paātrinātu uzlādi un palielinātu akumulatora ilgmūžību.

Pirms dažām paaudzēm augstsprieguma uzlāde kļuva par normu, un tagad tehnoloģijas ievieš zemāku kontrolētu spriegumu un lielu strāvu, lai vēl vairāk palielinātu ātrumu. Tomēr tas prasa biezākus kabeļus un rada vēl citas saderības problēmas.

USB strāvas padeve jau ir diezgan plaši pieņemta. Tas, iespējams, veidos visu turpmāko USB uzlādes standartu mugurkaulu, lai gan mēs, iespējams, redzēsim, ka uzņēmumi eksperimentēs ar saviem vēl ātrākiem risinājumiem papildus šī universālā standarta atbalstīšanai.

Saistīts

• Šeit ir labākie tālruņi ar ātras uzlādes akumulatoriem
• Šeit ir labākie Samsung Galaxy lādētāji
• Quick Charge 3.0 paskaidroja: kas jums jāzina
• Ātrāk uzlādējamie kabeļi - kurš no jums ir vislabākais?
• 6 izplatīti mīti par akumulatoriem, kuriem jūs droši vien ticat
• Kā novērst Android akumulatoru izlādēšanās problēmas un pagarināt akumulatora darbības laiku
• Android viedtālruņi ar vislabāko akumulatora darbības laiku
• Labākie tālruņi ar bezvadu uzlādes iespējām
•  Uzlādes paradumi, lai palielinātu akumulatora darbības laiku
• Labākie bezvadu lādētāji - kāda ir jūsu izvēle?