Быстрая зарядка давно стала необходимостью для современных смартфонов. Согласитесь, когда батарея садится посреди дня, хочется вернуться в строй за считаные минуты. Но вот нюанс — существует куча разных стандартов от различных компаний, и успех зарядки часто зависит от кабеля и адаптера для зарядки телфона. Разобраться в этом не всегда просто.
Если слышишь о быстрой зарядке впервые, суть в том, что через USB-порт в аккумулятор подаётся больше мощности, чем стандартные 2,5 Вт. Это объясняет, почему обычный USB-порт может заряжать смартфон вечность. Без функции быстрой зарядки старые USB-A порты просто не тянут. USB Type-C делает всё быстрее — иногда до 15 Вт — но и здесь нет гарантий.
Сегодняшние смартфоны поддерживают мощность зарядки от 18 Вт до 120 Вт, позволяя полностью зарядить устройство за 20 минут или чуть больше часа. А есть модели с невероятными 240 Вт, хотя это пока редкость. И быстрые зарядки уже не только проводные — беспроводная зарядка тоже на высоте.
Если интересно, как всё это работает и чем отличаются популярные стандарты, давай разбираться вместе.
Как работает быстрая зарядка смартфона
Прежде чем разбираться в стандартах быстрой зарядки, стоит понять основные принципы зарядки аккумуляторов. Любой аккумулятор работает при определённом напряжении и пропускает через себя определённое количество тока. Чем больше и того, и другого — тем больше мощность, а значит, и быстрее зарядка. Но у аккумуляторов есть жёсткие ограничения, особенно по напряжению, которые нужно соблюдать для безопасной зарядки.
Быстрая зарядка — это не просто подача максимального напряжения и тока. Процесс разбит на две фазы — постоянный ток и постоянное напряжение. На графике ниже показано, как меняется напряжение в процессе зарядки и как это влияет на количество тока, которое аккумулятор может принять.
Технологии быстрой зарядки используют фазу постоянного тока, стараясь подать как можно больше тока, пока аккумулятор не достигнет пикового напряжения. Поэтому быстрая зарядка наиболее эффективна, когда батарея заряжена менее чем на 50%. Но чем ближе уровень к 80%, тем меньше эффект от быстрой зарядки. Кстати, фаза постоянного тока оказывает наименьшее негативное воздействие на долговечность аккумулятора, тогда как высокое напряжение и перегрев больше сокращают срок службы батареи.
Телефон не заряжается равномерно с 0 до 100%.
Производители используют несколько методов, чтобы улучшить скорость зарядки аккумуляторов. Например, более дорогие батареи могут иметь повышенный C-rate и новые материалы, которые позволяют выдерживать более высокие токи и температуры. Аккумуляторы с несколькими выводами анодов и катодов снижают внутреннее сопротивление, что увеличивает ток. А двухэлементные батареи распределяют ток между двумя ячейками, что создаёт эффект ускоренной зарядки.
Теперь оптимизация зарядки также включает мониторинг напряжения, тока и алгоритмов управления. Эти данные, вместе с температурой, передаются в интеллектуальные зарядные устройства, чтобы оптимизировать подачу энергии на смартфон. Именно в этой фазе вступают в игру стандарты быстрой зарядки, которые мы рассмотрим дальше.
Стандарты быстрой зарядки смартфонов
Теперь, разобравшись в принципах работы быстрой зарядки, давайте перейдём к различным стандартам, применяемым в смартфонах и других устройствах.
USB Power Delivery
USB Power Delivery (USB PD) — официальный стандарт быстрой зарядки, представленный USB-IF в 2012 году. К 2020 году он стал самым распространённым стандартом зарядки в индустрии смартфонов. Хотя многие телефоны по-прежнему используют фирменные более быстрые решения, большинство устройств сегодня поддерживают USB PD через USB-C порт.
Как и другие стандарты быстрой зарядки, USB PD использует протокол передачи данных для взаимодействия между зарядным устройством и телефоном, определяя максимальную допустимую мощность для обоих. USB PD способен масштабироваться от 0,5 Вт до 100 Вт.
Диапазон мощности USB PD | Фиксированное напряжение | Диапазон тока | Пример устройств |
|---|---|---|---|
0,5 — 15 Вт | 5 В | 0,1 — 3,0 А | Наушники, небольшие USB-аксессуары |
15 — 27 Вт | 9 В | 1,67 — 3,0 А | Смартфоны, камеры, дроны |
27 — 45 Вт | 15 В | 1,8 — 3,0 А | Планшеты, небольшие ноутбуки |
45 — 100 Вт | 20 В | 2,25 — 3,0 А | 3,0 — 5,0 А только с сертифицированным кабелем |
Смартфоны обычно используют мощность в диапазоне 18–25 Вт для зарядки через USB PD. Этот стандарт поддерживает двунаправленную передачу энергии, позволяя вашему телефону заряжать другие устройства. Хотя многие смартфоны перешли на более продвинутые технологии, некоторые, например Pixel 7a, по-прежнему используют базовый USB PD.
Однако сегодня гораздо чаще встречается программируемый источник питания (USB PD PPS), который даёт больше гибкости в управлении напряжением с шагом 20 мВ. Это особенно полезно для оптимальной быстрой зарядки. Например, модели Samsung Galaxy S24 Ultra и Pixel 8 используют USB PD PPS для быстрой зарядки.
Qualcomm Quick Charge
Quick Charge от Qualcomm, хотя и не так заметен в мире зарядки смартфонов, как раньше, из-за роста как фирменных стандартов, так и USB PD, всё ещё активно используется. Сейчас он достиг пятого поколения.
Последняя версия Quick Charge 5 полностью совместима с предыдущими версиями Quick Charge и USB PD. Она также соответствует спецификации USB PD и может обеспечить до 100 Вт мощности для более требовательных устройств. Это значительно больше, чем в предыдущих версиях, которые обычно поддерживали 18 Вт и 27 Вт для совместимых гаджетов.
Версия Quick Charge | Напряжения | Максимальный ток | Максимальная мощность |
|---|---|---|---|
Quick Charge 1.0 | 5 В | 2 А | 10 Вт |
Quick Charge 2.0 | 5 / 9 / 12 В | 3 А | 18 Вт |
Quick Charge 3.0 | 3,6 — 20 В (шаг 200 мВ) | 2,5 / 4,6 А | 18 Вт |
Quick Charge 4+ | 3,6 — 20 В (шаг 200 мВ) Режим QC | 5 / 9 В Режим USB-PD | 2,5 / 4,6 А Режим QC |
Quick Charge 5 | 3,3 — 20 В | 3 А, 5 А, >5 А | 100 Вт |
С рабочим напряжением до 20 В и током от 3 А до 5 А Quick Charge 5 во многом сопоставим с возможностями быстрой зарядки USB PD PPS. Qualcomm дополняет свой стандарт функциями идентификации зарядного устройства, а также протоколами защиты по напряжению, току и температуре. По утверждению Qualcomm, он создан с акцентом на ещё большую безопасность по сравнению со стандартом USB PD.
Другие общие фирменные стандарты
За эти годы множество компаний разработали собственные стандарты быстрой зарядки. Многие из них появились, когда порты USB-A были наиболее популярны. С переходом на USB-C и ростом использования USB PD некоторые из этих стандартов стали менее актуальными. Однако многие из них всё ещё существуют благодаря поддержке старых устройств или потому, что они предлагают большую скорость зарядки по сравнению с более универсальными стандартами.
Например, протокол Apple 2.4A увеличивает ток на портах USB-A до 2,4 А вместо стандартных 0,5 А. Этот стандарт используется для зарядки новых iPhone и некоторых старых гаджетов через старые порты. Samsung Adaptive Fast Charge — аналогичный устаревший стандарт, разработанный для старых смартфонов Galaxy, но он также поддерживается в моделях нового поколения. Этот стандарт обеспечивает мощность до 15 Вт, что делает его заметно медленнее по сравнению с более современными технологиями быстрой зарядки.
Многие известные бренды смартфонов используют технологию USB PD PPS, при этом часто называя её под ярким названием, таким как «Сверхбыстрая зарядка».
Александр Горбань
Менее популярные и старые стандарты, такие как Motorola Turbo Charge и MediaTek Pump Express, стали менее актуальными и фактически представляют собой лишь различные названия для USB Power Delivery. Аналогично, стандарт Samsung под названием Super Fast Charging тоже является просто другим названием для USB PD PPS.
Тем не менее, в индустрии смартфонов всё ещё встречаются очень быстрые фирменные стандарты зарядки, особенно у китайских производителей. Примеры включают HUAWEI SuperCharge, OPPO SuperVOOC и технологию зарядки Xiaomi мощностью 120 Вт. Эти технологии предлагают диапазон мощности от 40 Вт до 240 Вт, что значительно превосходит возможности стандартов Quick Charge и USB Power Delivery.
Хорошая новость: фирменные зарядные устройства от OnePlus и Xiaomi всё чаще поддерживают USB PD наряду со своими собственными протоколами. Это значит, что один и тот же адаптер может быстро заряжать не только смартфоны, но и ноутбуки и другие устройства, сокращая необходимость в нескольких адаптерах.
Быстрая беспроводная зарядка смартфона: как это работает?
Беспроводная зарядка смартфонов основывается на тех же принципах и сталкивается с аналогичными проблемами, что и проводная быстрая зарядка. Устройствам всё ещё требуется батарея, поддерживающая быструю зарядку, а также метод передачи информации между устройством и зарядным устройством. Дополнительно возникает сложность эффективной передачи значительного количества энергии через воздух.
Qi (произносится как «чи») — самый распространённый стандарт для беспроводной зарядки мобильных устройств. Подобно USB PD, он претерпел несколько обновлений, которые расширили его возможности в области питания и связи. Qi также поддерживает обратную беспроводную зарядку, позволяя телефонам заряжать другие беспроводные гаджеты.
Версия Qi 1.0, выпущенная в 2010 году, обеспечивала лишь 5 Вт мощности. Со временем эта мощность возросла до 10 Вт, 15 Вт, 30 Вт и даже 65 Вт для более крупных устройств. Однако в случае со смартфонами 15 Вт часто является максимальной мощностью, а многие устройства используют более медленные настройки на 10 Вт и 7,5 Вт. В результате Qi по-прежнему медленнее по сравнению с проводной зарядкой.
Все смартфоны с функцией беспроводной зарядки поддерживают универсальный стандарт Qi, но некоторые предлагают дополнительные возможности за его пределами.
Apple представила собственную технологию беспроводной зарядки MagSafe в 2020 году, которая обеспечивает мощность 15 Вт. Это медленнее по сравнению с 20 Вт проводной зарядкой iPhone 12 через USB Power Delivery. В 2023 году Apple также приняла участие в разработке универсального стандарта Qi2, который включает магнитное крепление в стиле MagSafe. Хотя это улучшает эффективность беспроводной зарядки, ранние версии Qi2 всё ещё ограничены 15 Вт.
Тем не менее, на рынке появляются более быстрые фирменные стандарты беспроводной зарядки, особенно от китайских брендов. OPPO и OnePlus предлагают технологии AirVOOC с мощностью 80 Вт, Xiaomi имеет зарядное устройство мощностью 100 Вт, а HUAWEI — технологию мощностью 40 Вт, и это лишь некоторые из примеров.
Ключ к ускоренной беспроводной зарядке — использование большего количества катушек для передачи тока через воздух. Однако это приводит к увеличению стоимости реализации, большему занимаемому пространству и повышению температуры зарядки. Хотя быстрая беспроводная зарядка возможна, она не является самым эффективным методом для быстрой зарядки смартфонов и других устройств.
Состояние быстрой зарядки в 2024 году: стандарт зарядки по брендам
В 2024 году рынок смартфонов стал более единым, с небольшим набором стандартов для быстрой проводной и беспроводной зарядки. В области проводной зарядки USB PD закрепился как основной стандарт для смартфонов на Android и iOS.
USB PD также завоевывает популярность среди ноутбуков, что позволяет использовать один адаптер для быстрой зарядки всех ваших устройств. Однако появление USB PD PPS внесло дополнительную путаницу. В сфере беспроводной зарядки ситуация похожа: стандарты Qi стали широко принятыми, но некоторые бренды продолжают использовать свои собственные решения.
Тем не менее, фирменные стандарты продолжают развиваться и поднимают скорость зарядки на новые уровни. Например, 240 Вт проводной зарядки и 100 Вт беспроводной зарядки были бы немыслимы несколько лет назад. Несмотря на их широкое распространение, USB PD и Qi все еще не являются самыми быстрыми технологиями на рынке. Перед тем как завершить, вот список брендов смартфонов и соответствующих стандартов быстрой зарядки, которые они используют:
- Samsung: USB PD PPS, продвигается под названием Samsung Super Fast Charging
- Apple: USB PD PPS
- Google: USB PD PPS
- Motorola: USB PD PPS
- Xiaomi: HyperCharge (фирменная технология)
- OPPO и OnePlus: SuperVOOC (собственная разработка)
Часто задаваемые вопросы
Каковы недостатки быстрой зарядки?
Зарядка в тёплых условиях может вызвать перегрев устройства, что ускоряет износ батареи. Однако, замена аккумулятора через несколько лет не обойдется вам в кругленькую сумму.
Какой телефон заряжается быстрее всех?
Redmi и OPPO продемонстрировали быструю зарядку мощностью 300 Вт и 240 Вт соответственно, делая их лидерами в области быстрой зарядки. Однако на данный момент вне Китая вы вряд ли найдете смартфон, который поддерживает зарядку быстрее 150 Вт.