Как работает быстрая зарядка для смартфонов, ее преимущества и недостатки. Заряжаемся быстро: технологии быстрой зарядки Quick Charge, mCharge, Super Charge

Быстрая зарядка стала неотъемлемой частью современного смартфона. Это очень удобно, я уже не могу представить, как можно комфортно использовать мобильное устройство без этой фичи. Технологии быстрой зарядки аккумуляторов Qualcomm Quick Charge появилась совсем не давно — в 2013 году. Индустрия быстро подхватила направление, которое в свое очередь стало развиваться семимильными шагами. Наша сегодняшняя статья о том, как работает быстрая зарядка смартфонов.

Qualcomm Quick Charge

В будущем мы точно будем пользоваться смартфонами, которые обзаведутся следующими особенностями:

• время работы аккумулятора возрастет в разы;
• увеличится его емкость;
• зарядка аккумулятора будет длиться около пяти минут.

И это будущее совсем рядом, благодаря разработкам компании Qualcomm. Последняя характеристика из списка уже присутствует в современном мобильном устройстве. Новому флагману Galaxy S8 необходимо именно эти пять минут, чтобы получить заряд для целых пяти часов работы. Если же смартфон будет заряжаться в три раза дольше, то его аккумулятор зарядиться наполовину. По новейшей системе Quick Charge 4 сократиться период полного наполнения энергией. Для этого нужно иметь особый блок питания, специальный кабель для зарядки, микросхемы, изменяющие напряжение, и панель микросхем в самом смартфоне, которая будет регулировать этот процесс.

Как работает Quick Charge

Технология QC предусматривает «диалог» между зарядным устройством и телефоном, в котором один ставит условия, а второй определяет, насколько он сможет их выполнить. Стандартная зарядка подразумевает увеличение мощности аккумулятора (предел — 20 Вт). При необходимости другого показателя, который выходит за возможности устройства, будет увеличено напряжение блока питания. Такой диалог может стать реальностью, ведь конструкторы пересмотрели сам процесс, а линии USB испытывают изменения. До этого момента использование Quick Charge не давало возможности одновременной зарядки и передачи данных. Первый вариант QC, возникший в 2013 году, увеличивал силу тока (допустимый — 2А), это означало использование мощности в пределах 10 Вт. Известно, что современные зарядные устройства могут выдавать не более 4,5 Вт. Были применены и две технологии:

• первая проверяет совместимость аккумулятора и смартфона;
• вторая ставит ограничение для входящего тока, чтобы не произошло увеличение мощности аккумулятора, и не была превышена допустимая норма.

Выходит, что данный блок питания можно использовать и на устройствах, не поддерживающих функцию быстрой зарядки. Видоизмененный вариант , появившийся два года назад, позволяет применять источники питания разной мощности. Это стало возможным благодаря тому, что была встроена вторая панель регулировки напряжения, а также порт для подключения устройства высокой мощности.

Оптимизация процесса зарядки

С введением год назад отпала необходимость постоянного режима зарядки. Теперь можно настроить необходимое напряжение в диапазоне от 3,6 до 20 Вт, максимальная мощность может достигать 60 Вт.

Еще один момент: Qualcomm определяет необходимое напряжение составленным алгоритмом. Заряжаясь, аккумулятор уменьшает необходимую силу тока. INOV (Intelligent Negotiation for Optimum Voltage) оптимизирует данный процесс, и перенапряжение аккумулятора не происходит. В последнем варианте QC схема INOV усовершенствована: можно настраивать чрезмерно высокое напряжение.

Развитие технологии быстрой зарядки

В 2016 году была анонсирована новая версия быстрой зарядки — . Данная версия способна на 20% быстрее заряжать аккумулятор устройства, по сравнению с QC 3. Наполовину батарея заряжается за 15 минут. Заявлена поддержка USB Power Deliver.

Летом 2017 года компания представила доработанную версию . Время заряда уменьшено еще на 15%. Эффективность зарядки аккумуляторов выросла на 30%.Qualcomm представляет совершенно новый метод, позволяющий держать под контролем температуру зарядного устройства, корпуса смартфона и разъема. Разработанная программа осуществляет защиту в четырех уровнях. Она способна даже зафиксировать тип кабеля, посредством которого подключается аккумулятор. Это новшество было рекомендовано использовать на всех моделях Android. Компания Google уже исполняет это предписание практически.

Перенесемся мысленно на десять лет назад: на рынке продаются первые iPhone, различные коммуникаторы на Windows Mobile и первые смартфоны на Android. Все они имеют аккумуляторы емкостью в 1200-1500 мАч и зарядки на ~1 А и 5 В, которые позволяли полностью зарядить аккумулятор за полтора-два часа. С учетом того, что устройства того времени в массе своей как минимум спокойно доживали до вечера, а то и вообще жили больше суток - редко кто жаловался на долгое время зарядки.

Но время шло, емкости аккумуляторов стали расти, время автономной работы - падать, а зарядки оставились такими же: все это в итоге привело к тому, что часто приходилось проводить часы рядом с розеткой, только чтобы смартфон дожил до вечера. И, разумеется, производители стали проблему решать: раз еще больше увеличить емкость аккумуляторов не получается, то нужно их быстрее заряжать - так и появились стандарты быстрой зарядки, о которых мы сегодня и поговорим.

USB Battery Charging Revision 1.2

Стандарт был принят консорциумом USB еще в 2011 году - то есть, его мог абсолютно бесплатно использовать любой производитель, оснащавший свое устройство USB-портом. При этом если стандартный USB 3.0 выдавал не более 900 мА при 5 В, то тут ток возрастает уже до 1.5 А - больше чем в полтора раза, что позволяет существенно сократить время зарядки.

На деле же особо большого распространения он не получил: зачастую такой мощный USB-порт был лишь в топовых материнских платах и ноутбуках, и помечался он обычно красным цветом или значком молнии:

Увы - производители смартфонов все также продолжали класть в комплект зарядные устройства на 1 А и 5 В, то есть зарядки с Battery Charging 1.2 приходилось покупать отдельно. Но, в любом случае, это позволяло заряжать устройства ощутимо быстрее без вреда для них.

Qualcomm Quick Charge 1.0-2.0

Пожалуй, самый известный стандарт быстрой зарядки, анонсированный Qualcomm в 2013 году. Версия 1.0 поддерживала только чипсет Snapdragon 600. Напряжение все также оставалось стандартным для USB - 5 вольт, а вот ток был поднят до 2 А - то есть, еще на треть больше, чем у BC 1.2. Особого распространения первая версия этого стандарта не получила, так что нет смысла на ней долго останавливаться.

QC 2.0 стал первым действительно популярным стандартном быстрой зарядки. Работал он с устройствами на Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 800, 801, 805, 808 и 810. Основное отличие от предыдущих стандартов - перестал расти ток, который теперь ограничен 2 А, а вот напряжение может повышаться аж до 12 В. Причина этому банальна: подавляющее большинство существующих на тот момент кабелей USB-microUSB поддерживали ток не более 2.4 А, в противном случае они могли начать перегреваться, что уже было опасно (как мы знаем, тепловые потери пропорциональны силе тока и квадрату сопротивления). Поэтому Qualcomm пошли другим путем - банально стали поднимать напряжение, и в итоге максимальная мощность теперь составляет 18 Вт (12 В и 1.67 А) против 10 Вт (5 В и 2 А) у первой версии QC.


Разумеется, для регулирования напряжения теперь использовались специальные контроллеры, которые должны были быть и в зарядке, и в самом смартфоне. «Общались» же они между собой с помощью контактов D+/D- в порте USB, и смартфон выбирал необходимое напряжение и силу тока. Если зарядное устройство не поддерживало QC (то есть не реагировало на специальное напряжение на контактах D+/D-), то зарядка шла стандартным током в 1 А при напряжении в 5 В.

Увы - с выходом QC 2.0 стали возникать первые проблемы: из-за достаточно высокой мощности в 18 Вт аккумуляторы начинали перегреваться, что негативно сказывалось на их сроке работы. Конечно, в стандарте был заложен безопасный диапазон температур, при выходе из которого быстрая зарядка отключалась, но производители зачастую закрывали на это глаза, дабы маркетологи могли радовать пользователей слоганами типа «80% за час».

Все стало еще хуже с выходом горячего Snapdragon 810: с учетом того, что при подключении к зарядке Android зачастую увеличивает фоновую активность (например, обновляются программы), что разогревает CPU, плюс еще и греется аккумулятор от быстрой зарядки - в итоге пользователи массово сталкивались с быстрой деградацией аккумуляторов и умиранием материнских плат от перегрева. Особенно часто это происходило с владельцами LG G4, Nexus 5x и Flex. Компания в ответ на жалобы порекомендовала использовать быструю зарядку только тогда, когда она нужна, а на ночь заряжать обычной медленной - очевидно, что пользователи такой ответ не оценили и подали на LG коллективный иск в суд.

Сама компания Qualcomm не называет время зарядки - она всего лишь говорит, что теперь она идет на 75% быстрее, чем с QC 1.0. Независимые же тесты показывают, что смартфон с аккумулятором на ~3000 мАч можно зарядить с помощью QC 2.0 на 50% примерно за 40 минут.

USB Power Delivery

В 2015 году стали массово появляться устройства с USB-C. Так как этот протокол может содержать в себе множество различных других, зачастую производители стали останавливаться на USB 2.0 или 3.0 - соответственно, никаких проблем с поддержкой QC 2.0 не было.

Но дальше стало интереснее - консорциум USB создает стандарт Type-C 1.2, который поддерживает ток в 3 А при напряжении 5 В: например, именно такую быструю зарядку имели смартфоны Lumia 950 и 950XL. Казалось бы - все здорово, никаких проблем с QC быть не должно: ан нет, такие кабели внутри имеют специальную управляющую микросхему, которая может работать только при 5 В, а QC 2.0, как мы помним, может поднимать напряжение аж до 12 В. И так как в стандарте QC нет никакой проверки на наличии такой микросхемы в кабеле, все это может печально кончиться и для кабеля, и для смартфона.

Разумеется, Google не могла остаться в стороне, и официально порекомендовала отказаться производителям смартфонов использовать USB-C вместе с QC 2.0. Однако, что было ожидаемо, многие производители (например, OnePlus) заверили пользователей, что с их кабелями проблем не будет, ну а если у вас сгорел смартфон от использования стороннего кабеля - это, как говорится, уже ваши проблемы.

Дальше - еще «веселее»: дабы разграничить кабели, которые могут пропускать 3 А, 1.5 А и 1 А, консорциум USB решил встраивать в них резисторы на 10, 22 и 56 кОм соответственно. Но китайцы как обычно решили ставить в дешевые кабели резисторы только на 10 кОм - это привело к тому, что устройства с поддержкой USB-C 1.2 «понимает», что можно брать 3 А, и запрашивает их у зарядного устройства. Итог тут может быть абсолютно любой - в лучшем случае зарядка отдаст тот ток, который сможет (и вряд ли это будет 3 А), а худшем - просто сгорит, возможно повредив еще и подключенный смартфон.

Ближе к концу 2015 года консорциум USB выпускает спецификации стандарта Power Delivery 3.0, который в будущем, скорее всего, будут использовать все: так, он позволяет задать напряжение от 5 до 20 В и ток от 1.8 до 5 А, так что в итоге максимальная мощность может достигать целых 100 ватт - этого уже хватит для зарядки ноутбука, и многие современные решения типа Xiaomi Notebook или Apple MacBook уже его используют. При этом тип коннектора может быть любым: USB-C, microUSB, даже USB-A, а передача идти в обе стороны: то есть, можно от смартфона зарядить смартфон. При этом есть обратная совместимость с USB-C 1.2, то есть заряжать от зарядки с поддержкой PD ту же Lumia 950 можно. Все возможные комбинации зарядок доступны ниже:

Qualcomm Quick Charge 3.0-4.0

Разумеется, в компании понимали, что проблемы с перегревом нужно решать, и в 2016 году, с выходом Snapdragon 820/821, была представлена технология QC 3.0. Qualcomm перестала гнаться за мощностью - она все также осталась в пределах 18 Вт, зато теперь была гибкая настройка напряжения: если в версии 2.0 были жестко заданы 5, 9 или 12 В, то тут можно было изменять напряжение с шагом в 0.2 В в диапазоне 3.6-20 В. К тому же сами производители смартфонов теперь могли ограничить максимальное напряжение, например, на уровне 12 В. Плюсуя сюда то, что новые Snapdragon (поддерживаются 821, 820, 620, 618, 617 и 430) были все же холоднее провального 810-ого, в итоге можно считать, что проблема с перегревом была решена.

Увы - другая проблема, с USB-C, все еще осталась, так что использовать сторонние кабели для быстрой зарядки через этот порт все еще было рискованно. Что касается скорости зарядки, то компания обещает, что большая часть смартфонов с QC 3.0 зарядится до 70% за полчаса:

Стандарт QC 4.0 был представлен в конце 2016 года и решал множество проблем: во-первых, теперь его можно было использовать с любыми USB-C кабелями - разумеется, от них будет зависеть скорость зарядки, но все еще в любом случае она будет идти быстрее, чем со стандартными 1 А и 5 В. Вторая его особенность - полная совместимость с Power Delivery, так что сначала зарядка опрашивает подключенное устройство, поддерживает ли оно PD, и если нет - переключается на режим QC.

Спецификации стандарта QC 4.0 те же, что и у 3.0 - до 18 Вт при токе до 2 А и напряжении до 12 В, и до 27 Вт через стандарт PD. Поддерживаемые чипсеты - Snapdragon 630, 636, 835. По словам Qualcomm, новая технология позволит всего за 5 минут подзарядить устройство с аккумулятором емкостью 2750 мАч для 5 часов использования, а за 15 минут зарядить батарею с нуля на 50 %.

Технология QC 4+, представленная в 2017 году, сильно от 4.0 не отличается: так, технология Dual Charge позволяет разделить ток на два потока, что снижает температуру на 3 градуса и увеличивает скорость зарядки на 15%. Поддерживаемые чипсеты - Snapdragon 660, 670, 710, и 845.

Общая таблица всех версий QC выглядит так:

Обратная совместимость

Все версии QC, начиная с 2.0, являются обратно совместимыми: так, если телефон имеет более новую версию QC, чем зарядка, то будет использоваться протокол, который поддерживает зарядка, но с энергоэффективностью версии, которая используется в телефоне. Если же подключить смартфон с более старой версией QC к зарядке с более новой, то эффект будет полностью аналогичен использованию зарядки с той же версией QC, что и поддерживает устройство.

Совместимость Power Delivery с Quick Charge 2.0 и 3.0

Как я писал выше, официально ее нет, но на практике возможны различные варианты: так, есть смартфоны, типа того же Nexus 5x или 6p, которые поддерживают и PD, и QC - они в обоих случаях будут заряжаться быстро. Второй вариант - зарядное устройство и гаджет «не поймут» друг друга, и будет идти стандартная медленная зарядка с 1 А и 5 В, или же зарядка вовсе идти не будет. Но может быть и самый худший вариант: на устройство без поддержки PD подастся 3 А и 5 В (стандарт USB-C 1.2) из-за «неправильного» кабеля с резистором на 10 кОм, и тут уже ситуация будет непредсказуемой: стандарт QC с такими токами не работает, то есть смартфон может банально сгореть, а может просто откажется заряжаться. Поэтому если ваше устройство поддерживает QC 2.0 или 3.0 - очень тщательно выбирайте и кабель, и зарядное устройство.

В заключительной части статьи мы поговорим про быстрые зарядки от других производителей типа Apple, Huawei, Mediatek и прочих.

Севший не вовремя телефон - причина нервного расстройства и последующей затяжной депрессии не одной тысячи человек. Даже если нет важного разговора, все равно разряженный мобильный друг расстраивает. А если еще и поговорить срочно нужно - вообще хоть с моста бросайся. Но не все так мрачно - есть много вариантов, как вернуть к жизни своего электронного помощника. Это и адаптер для батареек, и повербанк, и «быстрый» адаптер, с поддержкой Quick Charge. Вот последний вариант и хочется обсудить.

Дело в том, что уже несколько лет компания Qualcomm выпускает чипы, которые совместимы с технологией быстрой зарядки. Сама технология, которая широко распространена сейчас, называется Quick Charge 2.0 - ее поддержка обеспечивается либо использованием отдельной микросхемы в системе, либо совместимым чипом Snapdragon. По словам разработчиков, эта технология ускоряет зарядку аккумулятора устройства вплоть до 75%.

Что это вообще такое, быстрая зарядка аккумулятора?

Преимущества такого типа зарядки можно оценить, просмотрев вот это видео (от Qualcomm, да):

За первые несколько минут смартфоны, совместимые с Quick Charge 2.0, заряжаются на несколько часов работы, так что здесь проблемы для пользователя вообще нет: забежал в кафе или подключился к розетке в любом месте, подождал несколько минут, убежал с телефоном, который способен проработать оставшуюся часть дня.

Сейчас с этой технологией совместимы Motorola DROID Turbo, Nexus 6, Samsung Galaxy Note Edge, Samsung Galaxy Note 4, HTC Desire EYE, HTC One remix, HTC One (M8), Motorola Moto X (2014), Sony Xperia Z3 Tablet Compact, Sony Xperia Z3 Сompact, Sony Xperia Z3, Sony Xperia Z2 Tablet и некоторые другие устройства.

И да, зарядное устройство должно быть соответствующим.

Сейчас Qualcomm разрабатывает уже Quick Charge 3.0. У Charge 3.0 есть обратная совместимость с предыдущими стандартами, плюс добавилась поддержка USB Type-C. Предыдущие стандарты поддерживали определенный диапазон рабочего напряжения - 5В, 9В, 12В и 20В, сейчас же реализуется вариант, где напряжение может быть любым, от 3,6В до 20В, с интервалом в 0,2В.

Как это работает?

Быстрые зарядки чуть отличаются.

Такие адаптеры как бы расширяют «дверной проем», и обеспечивают более быструю зарядку устройства, разрешая устройству принимать большее напряжение и силу тока. Например, если старые устройства поддерживали 5В и 1А, то новые гаджеты работают уже с 9В и 2А (это в качестве примера, значения могут быть и выше).

Если подключить зарядку Quick Charge к старому устройству, ничего плохого не произойдет, девайс не сгорит, но заряжаться будет прежними темпами. Так что здесь нужен и смартфон (или планшет) и зарядка с поддержкой стандарта Qick Charge.

Вредит ли быстрая зарядка аккумулятору?

Многие пользователи считают, что чем быстрее заряжать аккумулятор, тем сильнее это сокращает срок службы батареи. Медленная зарядка, наоборот, благотворно влияет на самочувствие аккумулятора, не повреждая его.

Тем не менее, это не совсем так. Еще в 2014 году калифорнийские ученые провели исследование , согласно которому быстрая зарядка вовсе не вредит аккумулятору.

В ходе исследования ученые выяснили, что и при быстрой, и при медленной зарядке батареи заряжались равномерно, задействовались все заряженные частицы. С течением времени аккумуляторы обеих групп работали так же хорошо, как и в самом начале эксперимента.

Какие есть варианты быстрых зарядок?

У перечисленных ниже зарядных устройств есть еще одно достоинство - технология AIPower , которая автоматически определяет входные характеристики мобильного гаджета. Для “умной”зарядки устройств посредством AIPower используется встроенный микрочип TI (Texas Instrument). Делается это с тем, чтобы зарядка устройства, которое не поддерживает Quick Charge, проходила максимально эффективно, с оптимальным напряжением и силой тока, которые поддерживает смартфон или планшет.

Идеальным вариантом быстрой зарядки можно считать Powerbank, который поддерживает сразу и технологию Qualcomm Quick Charge, и AIPower.

Aukey PB-T1

Емкость устройства составляет 10400 мАч, чего хватит на несколько полных зарядок современных смартфонов. Здесь только один USB-порт, с поддержкой технологии быстрой зарядки от Qualcomm.

Если девайс не поддерживает быструю зарядку, не проблема - его можно заряжать при помощи Aukey PB-T1 в обычном режиме, но с максимальной эффективностью (максимальный выходной ток - 2,1 А в этом случае).

Корпус устройства создан из анодированного алюминия, так что повредить внешнюю батарею не так просто.

Характеристики

• Модель: PB-T1
• Технологии: Qualcomm Quick Charge 2.0
• Емкость: 10400mAh
• Количество USB портов: 1
• Входной ток: DC 5V/2.1A, 9V/1.8A
• Выходной ток: DC 5V/2.1A, 9V/1.8A, 12V/1.35A
• Размер: 137 мм x 105 мм x 37мм
• Вес: 364.7 г.

Купить же это универсальное зарядное устройство можно в .

Есть и другие варианты, как просто зарядных устройств, так и powerbank-ов.

Aukey PA-T1 : Зарядное устройство сразу с пятью USB-портами, позволяющее заряжать пять мобильных девайсов. Один из портов поддерживает Qualcomm Quick Charge 2.0. защищает устройства от скачков напряжения, короткого замыкания и прочих возможных проблем.

Если заряжать сразу пять устройств не нужно, можно выбрать вариант попроще - , с тремя USB-портами, из которых один - умный. Ну, и всего с одним USB-портом, с поддержкой Quick Charge.

Для автомобилиста подойдет с двумя портами, из которых один - «быстрый».

TechMatte : Это еще один производитель Powerbank-ов с функцией Qick Charge. Емкость - 5600 мАч, плюс есть два порта, которые позволяют обеспечить зарядку сразу двух мобильных устройств.
TechMatte CHOE : позволит зарядить целый самолет, емкость здесь - 15600 мАч, выхода два. Планшет, телефон, смартфон - зарядить можно все.

Совместимость

• Asus: Transformer T100, Zenfone 2
• Droid Turbo by Motorola
• Eben 8848
• Fujitsu: Arrows NX, F-02G, F-03G, F-05F
• Google Nexus 6
• HTC: Butterfly 2, One (M8), One (M9)
• Kyocera Urbano L03
• LeTV: One Max, One Pro
• LG: G2 Flex 2, G4
• Moto: X Pure Edition, X Style, Moto X by Motorola
• Panasonic CM-1
• Ramos Mos1
• Samsung Galaxy: Note 4, Note 5, Note Edge, S5 (Japan), S6, S6 Edge
• Sharp: Aquos Pad, Aquos Zeta, SH01G/02G
• Sony Xperia: Z2 (Japan), Z2 Tablet (Japan), Z3, Z3 Compact, Z3 Tablet, Z3+, Z4, Z4 Tablet, Z5, Z5 Compact
• Xiaomi: Mi 3, Mi 4, Mi Note, Mi Note Pro
• Yota Phone 2
• ZTE: Axon Pro, Nubia My Prague, Z9

Напомню, что если вашего телефона в списке нет, то его тоже можно заряжать «скоростной» зарядкой, ничего не сгорит и не взорвется. Просто время заряда телефона без поддержки Quick Charge при помощи скоростной зарядки будет обычным, таким же, как и при зарядке телефона его собственным адаптером.