Sisu

• Selgitati kiire laadimise standardeid
• USB toiteallikas
• Qualcommi kiirlaadimine
• Muud standardid
• Liitiumioonaku kiire laadimine
• Kiire laadimine kõrge pinge korral?
• Miks kasutada kõrgemat pinget?
• Pakkima
• Seotud

Tänapäeva telefonides peab kindlasti olema kiire laadimine. See hoiab meie patareisid topsidel täis töiseid päevi. Erinevate ettevõtete standardid on aga väga erinevad. Mõned töötavad ainult konkreetsete kaablite ja laadijatega, teised kasutavad kõrgemat pinget. See võib kõik pisut segadusse ajada, nii et me oleme siin, et seda mõtet mõista.

Lühidalt - kiire laadimine suurendab akule saadetavat voolu, et see kiiremini täita. Põhiline USB-spetsifikatsioon saadab ainult 0,5 amprit (A) voolu, kasutades 5 volti (V) kõigest 2,5 vatti (W). Kiire laadimisega tehnoloogiad suurendavad neid arve. Huawei 10 V / 4A SuperCharge toodab 40W ja Samsungi uusim adaptiivne kiire laadimine toodab 15W mahla. Mõni Hiina ettevõte kiitleb isegi laadimistehnoloogiaid, mille võimsus võib ulatuda kuni 100W. Kõikidel kiire laadimisega teenustel on ühine teema - rohkem energiat.

See on lihtsalt põhiline ülevaade. Kuidas aku tegelikult laeb, on keerulisem. Enne kui selleni jõuame, vaatame üksikasjalikumalt kõigi nende kiirlaadimisstandardite erinevusi.

Selgitati kiire laadimise standardeid

USB toiteallikas

USB-toiteallikas (USB-PD) on ametlik kiirlaadimise spetsifikatsioon, mille USB-IF avaldas 2012. aastal. Standardit saab kasutada iga USB-pordiga seade, kui selle tootja sisaldab vajalikku vooluringi ja tarkvara. Nagu kõik kiirlaadimisstandardid, rakendab ka USB-PD laadija ja telefoni vaheliseks andmesideprotokolliks. Sellega lepitakse kokku nii laadija kui ka telefonitoru maksimaalne talutav energiatarne.

USB toiteallikas suurendab USB põhilisi laadimiskiirusi kuni 100 W väljundvõimsuse saavutamiseks. Kättesaadava võimsuse suurus jaguneb erinevateks nimivõimsusteks, mis töötavad erinevatel pingetel. Režiimid 7,5 W + ja 15 W + sobivad kõige paremini telefonide jaoks, 27 W ja suuremad on sülearvutite ja muude suurema võimsusega seadmete jaoks. Standard toetab ka kahesuunalist toidet, võimaldades teie telefonil laadida teisi lisaseadmeid.

Google'i Pixeli seeria kasutab ametlikku elektritoite spetsifikatsiooni ja seda tehnoloogiat toetatakse tänapäeval enamuses lipulaevade nutitelefonides. Apple rakendab standardit ka iPhone 8, iPhone X, iPhone XS ja uusimates MacBooksides. Kuid paljud ettevõtted eelistavad oma patenteeritud laadimisstandardeid karbist välja.

Qualcommi kiirlaadimine

Qualcommi patenteeritud kiirlaadimise tehnoloogia oli kunagi nutitelefonide tööstuses vaikestandard, kuna see populariseeris kiire laadimist enne USB toiteallikat. Kiire laadimise uusim versioon 4.0+ ühildub toiteallikaga, võimaldades kiiremat laadimiskiirust ja laiemat tuge.

Kiirlaadimine on valikuline funktsioon, mis on saadaval Qualcommi Snapdragon protsessoritega. See, et telefonil on Qualcommi kiip, ei tähenda veel, et see ühildub kiirlaadimisega. Sellegipoolest on laias valikus telefonides kiire laadimisega tugi, sealhulgas LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus ja palju muud. Standardi populaarsuse tõttu on seal ka pärandlaadijate ja muude tootjate tarvikute lai ökosüsteem.

Muud standardid

Nutitelefonide ökosüsteemis kasutavad paljud mudelid sisemisi tehnoloogiaid, mitte ülaltoodud üldisemaid standardeid. Kuid ainult vähesed neist standarditest on tõeliselt omandiõigusega. Paljud on lihtsalt tooteliigid või kiirlaadijad, mis on ümber pakitud mõne muu kaubamärgi all või millel on tehnoloogia jaoks mõned konkreetsed näpunäited - meelde tulevad Samsungi adaptiivne laadimine ja Motorola turbolaadimise tehnoloogiad.

Teistele meeldib Oppo VOOC ja Huawei's SuperCharge toimida üsna erinevalt. Need suurendavad pinge suurendamise asemel suure voolu laadimisel vooluhulka. Nende patenteeritud tehnoloogiate laadimiskiirus on aastatega märkimisväärselt suurenenud - SuperCharge, Super VOCC ja OnePlus WarpCharge 30 on ühed kiireimad turul. Siit saate kokku, kuidas mõned kõige levinumad tehnoloogiad üksteise kõrval asuvad.

On võimalik toetada mitut standardit või vähemalt tagada teatav ühilduvuse tase erinevate kiirlaadimismeetoditega. Kahjuks põhjustab see palju ettearvamatusi selle kohta, milliseid täpseid kiirusi saate erinevate laadijate ja isegi erinevate kaablitega telefonide kasutamisel.

Pärast mitmete telefonide testimist leidsime, et sõltuvalt laadijast ja kaablist on iga telefoni energiatarbimine väga erinev. Parimad tulemused saavutatakse tavaliselt siis, kui kasutate telefonitoruga karbis olevat kaablit ja laadijat.

Liitiumioonaku kiire laadimine

Nüüd, kui standardid on kaetud, uurime, kuidas kiire laadimine kiirendab aku laadimistsüklit. Nutitelefonides ja muudes elektroonilistes vidinates kasutatavad liitium-ioonakud ei lae lineaarselt. Laadimistsükkel jaguneb kaheks eraldi faasiks.

Esimene on suurenev pinge ehk konstantse voolu faas. Aku pinge tõuseb pidevalt kuni 2 V kuni tipuni umbes 4,2 V, kuni see laeb. See varieerub sõltuvalt täpsest akust. Aku tõmbab selle faasi ajal suurimat tippvoolu, mis püsib konstantsena seni, kuni aku pinge on kõrgeim.

Seejärel muutub pinge konstantseks ja vool hakkab langema. Patareid, mis laadivad sellest punktist kaugemale, tõmbavad vähem voolu ja laevad seetõttu aeglasemalt. Seetõttu laadib esimene 50 või 60 protsenti telefonist märksa kiiremini.

Aku laadimine toimub kahes faasis. Tõusev pinge / püsivool ja püsiv pinge / langev vool. Esimene faas sobib suure voolu kiirlaadimiseks.

Kiire laadimisega tehnoloogiad kasutavad ära pideva voolu faasi. Pumbatakse akule võimalikult palju voolu enne, kui see saavutab tipppinge. Seetõttu on kiire laadimise tehnoloogiad kõige tõhusamad, kui aku on vähem kui 50 protsenti täis, kuid 80 protsendi möödumisel on neil vähe või üldse mitte mingit mõju. Muide, pidev voolu laadimine on aku pikaajalisele tervisele kõige vähem kahjulik. Kõrgem püsiv pinge koos soojusega kahjustab aku tööiga.

Lõpuks juhitakse akule edastatava pinge ja voolu hulka telefoni sees oleva laadimiskontrolli vooluahela kaudu. Koos temperatuuri ja pinge anduritega saab kontroller juhtida vooluhulka, et optimeerida aku laadimiskiirust ja pikaajalist tervist.

Kiire laadimine kõrge pinge korral?

Mõni teist võib siin märgata ilmset probleemi. Kui liitiumioonakude tüüpiline pinge on 3 kuni 4,2 V, siis kas pole ohtlik kasutada kõrgema pingega laadijaid?

Tavaliselt oleks see nii, kuid nutitelefoni ahelad vähendavad pinget ja voolu suurenevad. See hoiab ülekantud energiakoguse samaks (P = IV), kuid viib pinge õigesse vahemikku. Ja ei, kiire laadimisega kaablid ei tee vahelduvpinge muundamist. Kui vaatate laadija tagantpoolt, saate märgata väikest kriipsuga alalisvoolu ikooni ⎓. USB on alati alalisvoolu toitesüsteem.

Kõrgepingelised kiirlaadimislülitused kasutavad lülitusrežiimi astmelist toiteallikat, tuntud ka kui Buck-muundurit. See vooluahel võtab kõrge alalisvoolu pinge ja muundab selle madalamaks alalisvoolu pingeks. Ideaalis korrutab see voolu ka pöördväärtusega tänu oma “laadimispumba” omadustele. Põhimõtteliselt on see sisendpinge ümberlüliti, et laadida kondensaatorit palju voolu.

See tundub keeruline, kuid järgige paremal olevaid graafikuid. Kõrge sisendpinge lülitub sisse ja välja, et luua Vinist PWM-signaal. See kutsub esile kõrge induktiivvoolu pumpamise läbi induktiivpooli L kondensaatori Cout. Koormusel (aku) näeme suurt voolu ja madalat keskmist pinget (Vout).

10V / 1A-st 5V-ni astumine annab ideaaljuhul muunduri voolu 2A. Reaalses maailmas on nende konversioonidega (tavaliselt nende tõhusus üle 90 protsendi), mis hajuvad soojusena, alati kadu. Lülitusrežiimi toiteallikad kulutavad tavaliselt vähem energiat kui lineaarne regulaator.

Miks kasutada kõrgemat pinget?

Kõrgemate pingete kasutamiseks on kaks peamist põhjust. Esiteks on lülitusrežiimi toiteallikad tõhusamad kui lineaarsed regulaatorid, mis vähendavad pingeid soojuse hajumise kaudu. See on eriti oluline meie telefonide ja nende akude jahedana hoidmiseks.

Teine on seotud voolu kadumisega USB-kaablite, eriti pikemate kaablite kaudu. Takisti, näiteks juhtme pikkuse korral langeb pinge seda läbiva voolu põhjal (Ohmi seadus V = IR). Sama võimsuse edastamine kõrgema pinge ja madalama voolu abil kaotab kaabli kogu pikkuses vähem energiat. See on tõhusam ja miks on peamine elektrivõrk sadu volte, mitte 5 V.

Siiski on kompromissiks see, et Buck-muundurid on voolu piiratumalt kui lineaarsed regulaatorid. Maksimaalne väljundvõimsus sõltub lisaks transistoride võimsusest ka induktiivpoolide suurusele, kondensaatorile ja pinge pulsatsioonile, samuti lülitussagedusele. Väga kõrgete vooludeni on võimalik jõuda ainult traditsioonilisema lineaarse pingeregulaatori kaudu. Seetõttu pakuvad mõned madala pingega 5 V kiirlaadimisega tehnoloogiad, näiteks Huawei ja OPPO, rohkem koguvõimsust kui Qualcommi ja Samsungi kõrgema pingega lülitusversioonid.

MediaTeki uusim Pump Expressi tehnoloogia näeb ette nii lülitusrežiimi kui ka regulaatori lineaarset laadimist.

Ülaltoodud diagramm näitab, kuidas MediaTeki PumpExpress 3.0 ja 4.0 õnnestub laadimisvooluni jõuda kuni 5 A. Kui ühendatud on 5A kaabel, läheb selle tehnoloogia suurema voolu tagamiseks tavalisest lülituslaadijast mööda. Sellisel juhul peab vooluahel läbirääkimisi andmesideliinidel vajaliku pinge üle, tõstes ja alandades Vbusi laadimispinget maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks.

Pakkima

Kiire laadimine hõlmab mitmeid erinevaid võimalikke tehnoloogiaid, millel kõigil on oma plussid ja miinused. See on osaliselt põhjuseks, miks turul on nii palju erinevaid standardeid, kuna ettevõtted võtavad laadimise kiirendamiseks ja aku pikaealisuse suurendamiseks oma lähenemisviisi.

Mõni põlvkond tagasi oli kõrgepinge laadimine muutunud normiks ja nüüd rakendavad tehnoloogiad kiiruse veelgi suurendamiseks madalamat kontrollitavat pinget ja suuri voolusid. Kuid selleks on vaja paksemaid kaableid ja see lisab veel ühilduvuse peavalu.

USB toiteallikas on juba üsna laialt levinud. Tõenäoliselt moodustab see kõigi edaspidiste USB-laadimisstandardite selgroo, ehkki näeme, et ettevõtted katsetavad lisaks sellele universaalsele standardile ka oma veelgi kiiremaid lahendusi.

Seotud

• Siin on parimad kiire laadimisega akudega telefonid
• Siin on parimad Samsung Galaxy laadijad
• Quick Charge 3.0 selgitas: mida peate teadma
• Kiireimad laadimiskaablid - milline neist on teie jaoks parim?
• 6 levinud aku müüti, mida tõenäoliselt usute
• Kuidas lahendada Androidi aku tühjenemisega seotud probleeme ja pikendada aku tööiga
• Parima akueaga Androidi nutitelefonid
• Parimad juhtmeta laadimisvõimalusega telefonid
•  Laadimisharjumused aku kestvuse maksimeerimiseks
• Parimad traadita laadijad - millised on teie valikud?