Технология быстрой зарядки quick charge. Разбираемся в стандартах быстрой зарядки: USB Power Delivery и Qualcomm Quick Charge

25.08.2019

Xiaomi

Xiaomi Mi5S

Куда же без Xiaomi: китайская компания давно и плодотворно использует процессоры Qualcomm. Но загвоздка в том, что она нередко жадничает, и большинство бюджетных моделей, даже со свежими однокристальными системами Qualcomm, лишено поддержки быстрой зарядки.

Поэтому остается лишь вспоминать о недавних флагманах. Например, о Xiaomi Mi5S . На первый взгляд он давно устарел, ведь не за горами уже Mi7. Однако это устройство все еще весьма и весьма привлекательно по целому ряду параметров.

Xiaomi Mi5S – относительно компактный по современным меркам флагман с 5.15-дюймовым экраном. Его сердцем является чип Qualcomm Snapdragon 821, у которого еще есть порох в пороховницах. Прочая начинка включает 3/32, 3/64 или 4/128 Гбайт памяти. Слот для карт microSD не предусмотрен. Емкость аккумулятора составляет 3 200 мАч.

В Xiaomi Mi5S установлены камеры разрешением 12.0 и 4.0 Мпикс. Основной сенсор примечателен крупным размером (1/2.3"). Более того, точно такая же матрица используется в Google Pixel. И при использовании «хакнутой» версии фирменного приложения камеры Pixel фотографические возможности Mi5S поднимаются на недостижимую для конкурентов высоту.

Среди недостатков отметим медленный сканер отпечатков пальцев.

В России Xiaomi Mi5S встречается уже крайне редко, средняя цена – 20 тысяч рублей. За 16 тысяч смартфон можно заказать с его родины.

Xiaomi Mi Max 2

Еще одной выдающейся моделью Xiaomi является Mi Max 2 . Среди рассматриваемых смартфонов это рекордсмен не только по размеру экрана, но и по емкости аккумулятора, что вдвойне важно в аспекте обсуждаемой темы.

Емкость АКБ Xiaomi Mi Max 2 составляет 5 300 мАч. Это более чем солидный показатель, но невольно может возникнуть вопрос: а не сводит ли на нет все преимущество огромный дисплей диагональю 6.44 дюйма?

Не сводит. Все тесты говорят о том, что Xiaomi Mi Max 2 является одним из безусловных лидеров по длительности автономной работы. Секрет кроется не только в большой батарее, но и экономичной начинке. Производитель установил энергоэффективный процессор Qualcomm Snapdragon 625 (8 x [email protected] ГГц + Adreno 506).

Нет повода жаловаться и на память: в Xiaomi Mi Max 2 установлено 4 Гбайт ОЗУ и 32, 64 или даже 128 Гбайт ПЗУ. А еще поддерживаются карты microSD емкостью до 128 Гбайт. Также смартфон получил камеры разрешением 12.0 и 5.0 Мпикс.

Одним из «побочных» преимуществ Xiaomi Mi Max 2 стали громкие стереодинамики: не каждый флагман сможет похвастаться такими.

При заказе из Китая Xiaomi Mi Max 2 обойдется в 13 000 рублей. Средний ценник в России – 16 000 рублей, а в сетевой рознице – все 20 000.

Статьи и Лайфхаки

Набор технологий быстрой зарядки аккумуляторов мобильных устройств Quick Charge (QC), созданный американским производителем чипов Qualcomm – это настолько полезная вещь, что о ней наверняка слышал почти любой владелец смартфона.

Возможность подзарядить батарею более чем наполовину в течение часа очень привлекательна.

К настоящему моменту актуальной является уже четвертая версия Quick Charge, что однозначно свидетельствует: технология прижилась.

Почему возможна быстрая зарядка

Правильнее будет поставить вопрос иначе: почему обыкновенные зарядные устройства работают так медленно.

Для каждой модели батареи существует свой оптимальный режим, позволяющий, с одной стороны, избежать повреждений при превышении тока, а с другой – не заряжать ее чересчур долго.

Но в действительности он представляет собой нечто усредненное: реальные величины тока и напряжения зависят еще и от степени заполнения емкости аккумулятора.

С ростом уровня производительности чипсетов стало возможным динамически задавать параметры ЗУ в зависимости от текущих условий.

Благодаря этому разработчики смогли достичь впечатляющих результатов: ускорив процесс зарядки на начальном и среднем этапе в разы за счет поднятия напряжения.

Для этого потребовалось решить несколько технических задач :

Подобрать оптимальные режимы зарядки, не сокращающие срок службы аккумулятора.
Обеспечить надежную и безопасную передачу достаточной мощности от источника питания к батарее.
Создать аппаратное и программное обеспечение, позволяющее тонко контролировать состояние аккумулятора и управлять работой зарядного устройства.

Что такое Qualcomm Quick Charge

Если рассматривать первое и последнее, четвертое, поколение Quick Charge, станет понятно, что эта технология претерпела за короткий срок кардинальные изменения.

Основой для нее изначально служила спецификация USB Battery Charging, созданная для стандартизации повышенного потребления энергии мобильными устройствами. Она позволяла «договариваться» источнику и приемнику о необходимых параметрах напряжения.

Понятно, что для работы данной системы требуется поддержка соответствующего протокола как чипсетом, так и зарядным устройством.

Первое поколение не пользовалось особой популярностью, поэтому массовое распространение технологии началось с Quick Charge 2.0, появившейся почти одновременно с другой спецификацией - , уже «заточенной» специально для быстрой зарядки.

Но, к сожалению, технология Qualcomm, хотя и имела ряд преимуществ перед данным стандартом, ноне была с ним совместима.

Протокол, используемый технологией INOV (Intelligent Negotiation for Optimum Voltage) предусматривал возможность «умного» переключения между режимами напряжения 5, 9, 12 и 20 В. Для устройств, не поддерживающих QC, по умолчанию устанавливался режим 5 В.

Если обнаруживалось наличие поддержки QC, то в дальнейшем выбор режима осуществлялся чипсетом в зависимости от состояния аккумулятора. Максимальная мощность достигала 18 Вт.

Результат появился удачным, и новинка едва ли не стала законодателем мод: на ее основе появились стандарты других компаний, полностью с нею совместимые: самсунговский и разработанный компанией Lenovo , применявшийся в смартфонах Motorola.

В 2016 году появилась новая версия - Quick Charge 3.0. Первым флагманским чипсетом, ее поддерживающим, стал знаменитый Qualcomm Snapdragon 820.

Вместо нескольких фиксированных режимов он предусматривал возможность дискретного изменения напряжения с шагом в 200 мВ.

В итоге для полной зарядки батареи емкостью 3300 мАч, установленной на топовом LG G6, требовалось всего 96 минут.

Актуальное, четвертое поколение QC появилось вместе с чипсетом Snapdragon 835. По сравнению с третьим поколением скорость зарядки увеличилась еще на 20%. Но самое главное – теперь этот стандарт полностью совместим с USB Power Delivery.

Кроме того, в Snapdragon 845 появилась его более продвинутая версия 4.0+, обеспечивающая более высокую скорость и эффективность.

В каких устройствах имеется Quick Charge

Минимальным требованием является наличие в гаджете соответствующего типа чипсета :

Для QC 1.0 – Snapdragon 600.
Для QC 2.0 – Snapdragon 200, 400, 410, 615, 800, 801, 805, 808, 810.
Для QC 3.0 – Snapdragon 821, 820, 620, 618, 617, 430.
Для QC 4.0 – Snapdragon 845, 835.

Однако в некоторых случаях разработчик смартфона не желает платить за лицензию, и получается так, что чипсет не может использовать фирменную быструю зарядку Qualcomm.

Одна из наиболее известных подобных ситуаций – OnePlus 3T, но в данном случае отказ был оправдан, поскольку имелась собственная , пусть и проигрывающая QC.

А вот выход Xiaomi Mi A1 на «чистой» версии Android без фирменной оболочки MIUI, не имевший функции быстрой зарядки, фанаты бренда встретили безо всякого понимания.

В заключение

Qualcomm Quick Charge смело можно считать наиболее продвинутым стандартом быстрой зарядки из всех сегодня существующих. И хотя он не стал единственным, но на фоне конкурентов смотрится весьма выигрышно.

А совместимость со спецификацией USB Power Delivery до определенной степени решила проблему использования «неродных» зарядных устройств.

Кто-то считает, что будущее за беспроводными зарядными устройствами, кому-то милее USB Type-C в каждой розетке. Но в любом случае QC очень серьезно облегчает жизнь пользователям гаджетов, позволяя экономить время.

И пока не придумали компактный аккумулятор емкостью в несколько десятков мАч, актуальность ее не подлежит сомнению.

Емкость аккумуляторов современных смартфонов постоянно растет, но и энергопотребление тоже увеличивается. Увеличение объема батареи положительно сказывается на автономности, но приводит к увеличению времени зарядки. Если аппарат вроде первого iPhone или HTC HD2 можно было зарядить от порта USB 2.0 за 2 часа, то сейчас какой-нибудь Lenovo Vibe P2 потребует на это около 10 часов. Чтобы сократить время пребывания на зарядке, производители активно внедряют поддержку функции быстрой зарядки.

Быстрая зарядка в смартфоне - это технология, которая работает по принципу увеличения силы тока, который подается на батарею от блока питания. Изначально блоки питания для зарядки мобильных устройств выдавали напряжение 5 В с силой 500-1000 мА. Но при таких параметрах теоретически за час можно восполнить на более 1000 мАч емкости аккумулятора смартфона. На практике это значение еще меньше, так как чем больше заряжена батарея - тем сильнее приходится уменьшать силу тока.

Самым первым способом ускорить процесс зарядки стало повышение силы тока. Ранние технологии позволили выдавать силу тока до 2 ампер, при напряжении 5 вольт, что давало мощность в 10 ватт. Однако дальше двигаться таким путем оказалось сложно: для больших токов требуются толстые провода, так как от этого зависит сопротивление жил. С некачественным кабелем даже 2 А получить нелегко, так как возникнут просадки.

Использовать кабель с большим сечением жил проблематично, поэтому производители решили пойти путем увеличения напряжения, при сохранении прежней силы тока. Однако литиевые аккумуляторы требуют для заряда напряжения в узком диапазоне, подать «чистые» 12 В на контакты нельзя. Чтобы решить проблему, были разработаны специальные контроллеры заряда, которые встраиваются в чипсет или на материнскую плату. Они принимают напряжение выше 5 вольт, преобразуя его в оптимальное для аккумуляторных ячеек.

Виды быстрой зарядки для смартфонов

Для того, чтобы повысить скорость зарядки, производители комплектующих для смартфонов разрабатывают новые технологии быстрой зарядки. Компания Qualcomm предлагает QuickCharge, у MediaTek имеется конкурирующая PumpExpress, а у OPPO – аналог под названием VOOC. Samsung предлагает пользователям Fast Adaptive Charging. В смартфонах Asus имеется поддержка Asus BootMaster, в Motorola – TurboPower, а в Huawei - SmartPower.

Актуальные поколения QuickCharge и PumpExpress способны использовать разные напряжения, блоки питания могут выдавать от 5 до 12 В. Зарядное устройство взаимодействует с контроллером заряда, от которого получает «подсказки», какой ток и напряжение следует выдать в данный момент. Может использоваться как ступенчатое регулирование (5, 9, 12 В и т.д.), так и плавное (от 3,2 до 20 В, с шагом 200 мВ, применяется в QuickCharge 3.0).

Так как за беспроводную зарядку отвечает чипсет, то именно от него зависит тип используемой технологии. Самостоятельными можно считать методы Qualcomm, Samsung, Mediatek, Huawei, то есть, компаний, производящих чипсеты. Особняком стоит VOOC от Oppo. Она реализована за счет использования многоячеечных аккумуляторов, способных заряжаться параллельно. За счет этого «залить» 2500 мАч можно всего за 15 минут.

Другие технологии быстрой зарядки- это, как правило, вариации на базе QuickCharge, названные другим именем. А в целом - все они используют один принцип: сначала блок питания постепенно увеличивает ток и напряжение, подбирая максимально возможные параметры, потом на максимальной мощности происходит зарядка до 50-70 % емкости, а дальше - идет плавное снижение силы тока и напряжения.

Вредна ли беспроводная зарядка в смартфонах?

Литиевые (литий-ионные и литий-полимерные) аккумуляторы смартфонов чувствительны к силе заряда. Использование некачественного ЗУ, зарядка и разрядка с чрезмерно большими токами могут сокращать их ресурс, поэтому имеют место утверждения о вредности быстрой зарядки.

На самом деле, контроллер питания - достаточно сложно устройство, которое способно подбирать оптимальный режим пополнения емкости. Пока плотность заряда в ячейке аккумулоятора невысокая - он подбирает максимально возможную мощность зарядки. С повышением плотности химические процессы в аккумуляторе ускоряются, усиливается нагрев (а вредит именно он). Контроллер фиксирует это и уменьшает мощность питания, чтобы предотвратить нагрев. Как итог, температурный режим поддерживается в норме, негативное воздействие на аккумулятор сводится к минимуму.

Может ли смартфон взорваться из-за быстрой зарядки?

В интернете часто всплывают новости о взрывах смартфонов, а страшилки про то, что это происходит из-за быстрой зарядки, очень распространены. В теории такое действительно возможно, однако часто проблема - не в технологии быстрой зарядки, а в неисправном оборудовании. Использование некачественных блоков питания и кабелей, пользование смартфонов с поврежденным аккумулятором, деформированным корпусом и т.д. - вот главные причины взрывов и возгораний.

Чтобы избежать пожара, взрыва или просто вздутия аккумулятора - достаточно соблюдать несколько простых правил. Нельзя накрывать заражающийся смартфон подушкой или другим предметом, оставлять его заряжаться на нагретом летним солнцем подоконнике или панели автомобиля. Также не рекомендуется использовать кабели и блоки питания сомнительного происхождения.

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.

Всем Здравия! Настало время познакомить вас с хорошим, недорогим зарядным устройством, которое поддерживает протокол быстрой зарядки Quick Charge 3.0. Кому лень читать: устройство годное, проблем в процессе эксплуатации не выявлено.

Технические характеристики:
- Вход: 100-240 В 50/60 Гц 0.5 А Макс.
- Выход: 5 В=3 А, 9 В=2 А, 12 В=1.5 А.
- Поддержка быстрой зарядки: Qualcomm QC 2.0, QC3.
- Защита: от перенапряжения, короткого замыкания, превышения тока и температуры.
- Вес: 45 гр.

Внешний вид

Поставляется зарядка в обычном ЗИП пакете. Видно сразу - устройство «ноунейм», т.к нет характерных надписей на упаковке, отсутствует какой-либо защитный код и адрес производителя.

Зарядка выполнена из белоснежного, матового пластика. По бокам имеются выемки под пальцы, дабы удобней было вынимать её из розетки. Сделана качественно, придраться не к чему.

Для подключения к силовой сети используется евровилка, типа CEE 7/16. Для жителей Америки (и не только) у продавца есть вариант с вилкой типа A.

На боковой грани расположена текстовая информация с техническими характеристиками.

На верхнем торце установлен USB порт с зелёной пластиковой вставкой. Под ним красуется надпись с названием протоколом быстрой зарядки qc 3.0. Кабель в гнезде держится хорошо, не болтается. Световая индикация работы отсутствует. В общем, стандартная зарядка, которые многие производители продают по 7-10 баксов, лепя свой шильдик.

Размеры устройства. Для сравнения рядом положил аккумулятор 18650.

Разборка

Греем корпус феном, а затем аккуратно половиним. Достаем «внутренности». Контакт евровилки с платой осуществляется благодаря металлическим скобкам, арочного типа. Монтаж элементов выполнен вполне хорошо, следы флюса минимальны. Единственное, что бросается в глаза - это отсутствие радиаторов.

C одной стороны платы.
Мостовой выпрямитель ABS 210. Используется почти во всех зарядках, которые я разбирал.

С другой стороны.
MOSFET-транзистор 4N60G.

Диод Шоттки MBR20100CT. Рядом c USB портом находится чип с маркировкой PT4U2K, который, скорее всего, контролирует работу быстрой зарядки Quick Charge.

Оптопара транзисторная PC817B.

Тестирование

Для начала, как всегда, проверил наличие «ума» в зарядке. На контактах данных присутствует напряжение 2.7 В, т.е устройства от Apple беспроблемно будут заряжаться током вплоть до 2.4 А. При подключении другого смартфона, будь то Samsung, либо LG, напряжение на D+ и D- меняется, подстраиваясь под устройство, обеспечивая ему максимальный ток заряда.

Напряжение без нагрузки. Все в норме.

Проверку на QC 3.0 устройство прошло, напряжение плавно c шагом в 200 мВ поднимается до отметки в 12 В, а затем также плавно понижается вплоть до 3,7 В.

Прошлая Quick Charge 2.0 также имеется.

Затем проверил максимальную токоотдачу в различных режимах.
В режиме 5 В.
Порт смог отдать 4 А, без особой просадки по напряжению. К сожалению, это предел для моей нагрузки, но думаю этого вполне достаточно, чтобы понять, что зарядка «не лыком шита».

В режиме 9 В.
Максимальная токоотдача составила 2,73 А.

В режиме 12 В.
Максимальная токоотдача составила 2,02 А.

Тест на стабильность.
Произвел тестирование в режимах, которые заявил производитель, дабы удостоверится, что зарядное нормально работает в течение продолжительного времени. Время испытания ≈ 45 минут.
В режиме 5 В/3 А устройство нагрелось до 61 градуса. Напряжение в ходе испытания просело до 4,92 В.