Turinys

• Paaiškinti greito įkrovimo standartai
• USB maitinimo tiekimas
• „Qualcomm“ greitasis įkrovimas
• Kiti standartai
• Kaip greitai įkrauti ličio jonų akumuliatorių
• Greitas įkrovimas esant aukštai įtampai?
• Kodėl verta naudoti aukštesnę įtampą?
• Apvyniokite
• Susijęs

Greitas įkrovimas yra būtina šių dienų telefonų funkcija. Tai leidžia mūsų akumuliatoriams papildyti visas darbo dienas. Tačiau yra daugybė skirtingų standartų iš skirtingų kompanijų. Kai kurie dirba tik su konkrečiais laidais ir įkrovikliais, o kiti naudoja aukštesnę įtampą. Visa tai gali šiek tiek supainioti, todėl mes čia tam, kad tai suvoktume.

Trumpai tariant, greitas įkrovimas padidina į akumuliatorių siunčiamą srovę, kad ji greičiau užpildytų savo talpą. Pagrindinė USB specifikacija siunčia tik 0,5 amperų (A) srovę, naudodama 5 voltus (V) tik 2,5 vatų (W). Greito įkrovimo technologijos padidina šiuos skaičius. „Huawei“ 10V / 4A „SuperCharge“ gamina 40 W, o „Samsung“ naujausias „Adaptive Fast Charging“ gamina 15 W sulčių. Kai kurios Kinijos kompanijos netgi gali pasigirti įkrovimo technologijomis, kurios gali pasiekti iki 100 W galią. Visos greito įkrovimo paslaugos turi bendrą temą - daugiau energijos.

Tai tik pagrindinė apžvalga. Kaip akumuliatorius iš tikrųjų kraunasi, yra sudėtingiau. Prieš tai išsiaiškinkime išsamiau visų šių greito įkrovimo standartų skirtumus.

Paaiškinti greito įkrovimo standartai

USB maitinimo tiekimas

USB maitinimo šaltinis (USB-PD) yra oficiali greitojo įkrovimo specifikacija, kurią 2012 m. Paskelbė USB-IF. Standartą gali naudoti bet kuris įrenginys, turintis USB prievadą, jei jo gamintojas turi reikiamą schemą ir programinę įrangą. Kaip ir visi greitojo įkrovimo standartai, USB-PD įgyvendina duomenų protokolą, norėdamas palaikyti ryšį tarp įkroviklio ir telefono. Taip deramasi dėl maksimaliai toleruojamo įkroviklio ir telefono energijos.

USB maitinimo šaltinis padidina pagrindinį USB įkrovimo greitį iki 100 W išėjimo galios. Galimos galios kiekis yra padalijamas į skirtingas galios vertes, kurios veikia esant skirtingai įtampai. „7,5 W“ ir „15 W +“ režimai yra geriausi telefonams, o 27 W ir didesnė - nešiojamiesiems kompiuteriams ir kitiems didesnės galios įrenginiams. Standartas taip pat palaiko dvikryptę galią, leidžiančią jūsų telefonui įkrauti kitus periferinius įrenginius.

„Google“ „Pixel“ serijoje naudojama oficiali energijos tiekimo specifikacija, o technologija palaikoma šiandien daugumoje pavyzdinių išmaniųjų telefonų. „Apple“ taip pat įgyvendina standartą „iPhone 8“, „iPhone X“, „iPhone XS“ ir naujausiuose „MacBooks“ įrenginiuose. Tačiau daugelis kompanijų pirmenybę teikia savo patentuotiems įkrovimo standartams.

„Qualcomm“ greitasis įkrovimas

„Qualcomm“ patentuota „Quick Charge“ technologija kadaise buvo numatytasis standartas išmaniųjų telefonų pramonėje, nes ji išpopuliarino greitą įkrovimą prieš USB maitinimo tiekimą. Naujausia 4.0 ir naujesnių versijų „Quick Charge“ versija suderinama su energijos tiekimu, todėl greitesnis įkrovimo greitis ir platesnė parama.

Greitas įkrovimas yra pasirenkama funkcija, kurią galima įsigyti naudojant „Qualcomm“ „Snapdragon“ procesorius. Taigi vien todėl, kad telefone yra „Qualcomm“ mikroschema, dar nereiškia, kad jis suderinamas su greitojo įkrovimo įrenginiu. Nepaisant to, platus telefonų asortimentas gali pasigirti greitojo įkrovimo palaikymu, įskaitant „LG V40“, „Xiaomi Mi 9“, „Samsung Galaxy Note 9“, „HTC U12 Plus“ ir daugelį kitų. Dėl standartinio populiarumo ten taip pat yra plati senų įkroviklių ir trečiųjų šalių priedų ekosistema.

Kiti standartai

Išmaniųjų telefonų ekosistemoje daugelis modelių naudoja vidines technologijas, o ne aukščiau pateiktus visur galiojančius standartus. Tačiau tik keli iš šių standartų yra tikrai patentuoti. Daugelis jų yra tiesiog „Power Delivery“ arba „Quick Charge“, perpakuoti kitu prekės pavadinimu arba pasižymintys tam tikrais šios technologijos bruožais - į galvą ateina „Samsung“ adaptyvusis įkrovimas ir „Motorola“ „Turbo Charging“ technologijos.

Kiti, pavyzdžiui, „Oppo“ VOOC ir „Huawei's SuperCharge“, veikia gana skirtingai. Tai žymiai padidina srovės kiekį didelės galios įkrovimui, o ne padidina įtampą. Šių patentuotų technologijų įkrovimo greitis bėgant metams labai padidėjo: „SuperCharge“, „Super VOCC“ ir „OnePlus“ „WarpCharge 30“ buvo vieni greičiausių rinkoje. Štai taip, kaip keletas labiausiai paplitusių technologijų sudedama viena šalia kitos.

Galima palaikyti kelis standartus arba bent jau užtikrinti tam tikrą suderinamumo su skirtingais greito įkrovimo metodais lygį. Deja, tai lemia nenuspėjamumą dėl tikslaus įkrovimo greičio, kurį gausite naudodamiesi telefonais su skirtingais įkrovikliais ir net skirtingais laidais.

Išbandę kelis telefonus, mes nustatėme, kad kiekvieno telefono energijos sunaudojimas gali skirtis, atsižvelgiant į naudojamą įkroviklį ir laidą. Geriausi rezultatai paprastai pasiekiami naudojant kabelį ir įkroviklį, pateiktą dėžutėje su savo rageliu.

Kaip greitai įkrauti ličio jonų akumuliatorių

Dabar, kai apžvelgėme standartus, pasidomėkime, kaip greitai įkrovimas pagreitina akumuliatoriaus įkrovimo ciklą. Išmaniųjų telefonų ir kitų elektroninių prietaisų viduje naudojamos ličio jonų baterijos nėra įkraunamos linijiškai. Įkrovimo ciklas yra padalintas į dvi atskiras fazes.

Pirmasis yra didėjanti įtampa arba nuolatinės srovės fazė. Akumuliatoriaus įtampa tolygiai didėja nuo 2 V iki maždaug 4,2 V, kol įkraunama. Tai skiriasi priklausomai nuo tikslaus akumuliatoriaus. Akumuliatorius per šią fazę nuneša aukščiausią didžiausią srovę, kuri išlieka pastovi, kol akumuliatoriaus įtampa išauga.

Tada įtampa tampa pastovi, o srovė pradeda kristi. Akumuliatoriai, kurie įkraunami už šio taško, sunaudoja mažiau elektros energijos, todėl kraunami lėčiau. Štai kodėl pirmieji 50 ar 60 procentų jūsų telefono kraunasi žymiai greičiau.

Akumuliatoriaus įkrovimas vyksta dviem etapais. Didėjanti įtampa / nuolatinė srovė ir nuolatinė įtampa / krentanti srovė. Pirmasis etapas yra tinkamas greitam didelės įkrovos įkrovimui.

Greito įkrovimo technologijos išnaudoja nuolatinės srovės fazę. Į akumuliatorių pumpuojame kuo daugiau srovės, kol ji pasiekia didžiausią įtampą. Todėl greito įkrovimo technologijos yra efektyviausios, kai jūsų akumuliatorius yra mažiau nei 50 procentų, tačiau beveik neturi jokio poveikio, nes praleidžiate 80 procentų. Beje, nuolatinis srovės įkrovimas yra mažiausiai kenkiantis ilgalaikiam akumuliatoriaus sveikatai. Didesnė nuolatinė įtampa kartu su šiluma kenkia akumuliatoriaus veikimo laikui.

Galiausiai akumuliatoriui perduodamos įtampos ir srovės kiekis kontroliuojamas per įkrovimo valdiklio grandinę telefono viduje. Kartu su temperatūros ir įtampos jutikliais valdiklis gali valdyti srovės kiekį, kad optimizuotų akumuliatoriaus įkrovimo greitį ir ilgalaikę būklę.

Greitas įkrovimas esant aukštai įtampai?

Kai kurie iš jūsų čia galėjo pastebėti akivaizdžią problemą. Jei ličio jonų akumuliatoriams būdinga įtampa yra nuo 3 iki 4,2 V, ar ne pavojinga naudoti aukštesnės įtampos įkroviklius?

Paprastai taip būtų, tačiau išmaniųjų telefonų grandinės sumažina įtampą ir padidina srovę. Taip išlaikomas perduotos energijos kiekis toks pats (P = IV), tačiau įtampa perkeliama į reikiamą diapazoną. Ir ne, greito įkrovimo kabeliai neatlieka kintamosios srovės įtampos konvertavimo. Jei pažvelgsite į įkroviklio galinę dalį, galėsite pastebėti smulkią brūkšninę nuolatinės srovės piktogramą ⎓. USB visada yra nuolatinės srovės tiekimo sistema.

Aukštos įtampos greitojo įkrovimo grandinės naudoja perjungiamąjį maitinimo šaltinį, dar vadinamą „buck“ keitikliu. Ši grandinė įgauna didelę nuolatinę įtampą ir paverčia ją mažesne nuolatinės srovės įtampa. Idealiu atveju jis taip pat padaugina srovę iš atvirkštinės sumos, naudodamas „įkrovimo siurblio“ savybes. Iš esmės tai yra jungiklis, perjungiantis įvesties įtampą, kad būtų galima įkrauti kondensatorių, turintį daug srovės.

Tai atrodo sudėtinga, tačiau sekite schemas dešinėje. Aukšta įėjimo įtampa įsijungia ir išsijungia, kad iš Vin sukurtų PWM signalą. Tai sukelia didelę „siurbimo“ srovę per induktorių L į kondensatoriaus Cout. Esant apkrovai (akumuliatoriui) matome didelę srovę ir žemą vidutinę įtampą (Vout).

Idealiai pasiekus 2A srovę, pereinant nuo 10 V / 1 A iki 5 V, po keitiklio. Realiame pasaulyje dėl šių pertvarkymų, kurie išsiskiria kaip šiluma, visada būna tam tikrų nuostolių (paprastai jų efektyvumas didesnis nei 90 proc.). Įjungimo režimo maitinimo šaltiniai taip pat paprastai eikvoja mažiau energijos nei linijinis reguliatorius.

Kodėl verta naudoti aukštesnę įtampą?

Yra dvi pagrindinės priežastys, kodėl reikia naudoti aukštesnę įtampą. Pirma, jungimo režimo maitinimo šaltiniai yra efektyvesni nei linijiniai reguliatoriai, kurie mažina įtampą dėl šilumos išsisklaidymo. Tai ypač svarbu, kad mūsų telefonai ir jų akumuliatoriai būtų vėsūs.

Antrasis susijęs su energijos praradimu per USB laidus, ypač ilgesnius. Rezistorius, toks kaip laido ilgis, nuleidžia įtampą, atsižvelgiant į srovę, einančią per ją (Ohmo įstatymas V = IR). Perduodamas tą pačią galią, naudodamas aukštesnę įtampą ir mažesnę srovę, prarandama mažiau energijos per visą laido ilgį. Tai yra efektyvesnis ir kodėl pagrindinis elektros tinklas yra šimtai voltų, o ne 5 V.

Tačiau kompromisas yra tas, kad „Buck“ keitikliams yra labiau ribota srovė nei tiesiniams reguliatoriams. Didžiausia išėjimo galia, be tranzistorių galios, priklauso nuo induktoriaus dydžio, kondensatoriaus ir įtampos virpėjimo, taip pat nuo perjungimo dažnio. Labai dideles sroves įmanoma pasiekti tik per tradicinį linijinį įtampos reguliatorių. Štai kodėl kai kurios žemos įtampos 5 V greitojo įkrovimo technologijos, tokios kaip „Huawei“ ir „OPPO“, siūlo daugiau bendrosios galios nei aukštesnės įtampos „Qualcomm“ ir „Samsung“ versijos, jungiančios „buck“.

Naujausia „MediaTek“ technologija „Pump Express“ patenkina tiek perjungimo režimą, tiek linijinį reguliatoriaus įkrovimą.

Aukščiau pateiktoje diagramoje parodyta, kaip „MediaTek“ „PumpExpress 3.0“ ir 4.0 gali pasiekti iki 5A įkrovimo srovę. Jei prijungtas 5A laidas, jo technologija apeina įprastą perjungimo įkroviklį, kad būtų užtikrinta didesnė srovė. Tokiu atveju grandinė suderina reikiamą įtampą per duomenų linijas, padidindama ir nuleisdama „Vbus“ įkrovimo įtampą, kad būtų maksimalus efektyvumas.

Apvyniokite

Greitas įkrovimas apima daugybę skirtingų galimų technologijų, kurių kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų. Iš dalies dėl šios priežasties rinkoje yra tiek daug skirtingų standartų, nes įmonės laikosi savo požiūrio, kaip pagreitinti įkrovimą ir padidinti baterijos ilgaamžiškumą.

Prieš kelias kartas aukštos įtampos įkrovimas tapo norma, o dabar technologijos įgyvendina mažesnę kontroliuojamą įtampą ir dideles sroves, kad padidintų greitį dar labiau. Tačiau tam reikia storesnių laidų ir dar vienas suderinamumo galvos skausmas.

USB maitinimo tiekimas jau yra gana plačiai naudojamas. Tai greičiausiai sudarys visų toliau vykstančių USB įkrovimo standartų pagrindą, nors greičiausiai pamatysime, kad įmonės eksperimentuos su savo dar greitesniais sprendimais, palaikydamos šį universalų standartą.

Susijęs

• Čia yra geriausi telefonai su greitai įkraunamomis baterijomis
• Čia yra geriausi „Samsung Galaxy“ įkrovikliai
• „Quick Charge 3.0“ paaiškino: ką reikia žinoti
• Greičiausias įkrovimo laidas - kuris jums geriausias?
• 6 paplitę mitai apie akumuliatorius, kuriais tikriausiai tikite
• Kaip išspręsti „Android“ akumuliatorių išsikrovimo problemas ir prailginti jų veikimo laiką
• „Android“ išmanieji telefonai, turintys geriausią baterijos veikimo laiką
• Geriausi telefonai su belaidžio įkrovimo galimybėmis
•  Įkrovimo įpročiai, siekiant maksimaliai padidinti baterijos veikimo laiką
• Geriausi belaidžiai įkrovikliai - kokie yra jūsų pasirinkimai?