Быстрая зарядка на смартфоне - что это и как ее включить

Одним из реально весомых преимуществ смартфонов с Android является поддержка технологий быстрой зарядки. Айфон хоть и держит заряд хорошо, но зарядить «семерку с плюсом» до 100% — процесс не быстрый. У флагманов с зеленым роботом с этим все заметно лучше: современные технологии быстрой зарядки позволяют получить несколько часов работы всего за несколько минут зарядки. Но несмотря на то, что технология далеко не новая, присутствует она еще не везде, да и по поводу принципов работы у многих возникают вопросы. Что такое быстрая зарядка для телефона, как она работает, как ею пользоваться, попробуем объяснить подробнее.

Содержание

Как работает аккумулятор смартфона
Как происходит зарядка аккумулятора
Быстрая зарядка — что это и как она работает
Как включить быструю зарядку на Андроиде

Как работает аккумулятор смартфона

В современных смартфонах используются аккумуляторы на основе химических соединений лития. Существуют литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol) батареи, разница между ними состоит в физических свойствах электролита, заполняющего ячейку («банку»). Однако общий принцип один: внутри имеются тонкие электроды, а пространство между ними заполнено электролитом.

При подаче тока на электроды (которые бывают положительные и отрицательные, + и -) внутри аккумулятора протекают физико-химические реакции, приводящие к накоплению электрического заряда. Когда к батарее подключить потребляющее устройство — происходят обратные химические процессы, и накопленный заряд отдается потребителю. Скорость протекания этих процессоров ограничена: батарея не может заряжаться бесконечно быстро (есть предел тока, после которого скорость уже не растет, а ячейка начинает деградировать), и не может очень быстро разряжаться (сила тока на выходе ограничена скоростью реакций).

Как происходит зарядка аккумулятора

Физика литиевых аккумуляторов такова, что скорость их заряда в условиях смартфона ограничена больше особенностями зарядного оборудования, чем самих ячеек. Теоретически предельным током заряда (не приносящим вреда батарее) может быть ток, равный емкости батарейки (математически выражается как 1C, где C — «Capacity», «плотность» на английском) . То есть, если емкость «банки» составляет 4000 мАч, то и заряжать ее можно максимальным током 4 ампера (4000 мА). Звучит неплохо: при такой силе на заряд до 100% какого-нибудь Meizu M5 Note ушел бы всего 1 час.

Но на практике существуют несколько ограничений, которые замедляют процесс пополнения смартфона электроэнергией.

Потребность в плавном запуске процесса зарядки. Нельзя просто так взять (тут должна быть картинка с Шоном Бином в роли Боромира) и подать сразу максимальный ток на батарею: еще, чего доброго, вздуется или бабахнет. Поэтому краткое время в начале зарядки требуется плавно увеличивать ток до максимально допустимого.
Потребность в плавном снижении зарядного тока. По мере пополнения заряда и повышения его плотности — химические процессы внутри батареи начинают протекать быстрее. Многие вспомнят из курса школьной химии, что чем выше скорость реакции, протекающей в условиях избытка энергии — тем больше энергии уходит в тепло. Если тепловая энергия выделяется очень быстро — случится перегрев, закипание электролита и взрыв ячейки (привет Galaxy Note 7). Даже если батарея не взрывается — перегрев вредит ей: аккумулятор надувается, а его емкость снижается. Чтобы батарея не перегревалась — по мере пополнения емкости контроллер заряда постепенно снижает силу тока, тем самым ограничивая подачу энергии.
Сопротивление кабелей. Как известно из все того же школьного курса (только теперь не химии, а физики), повышение силы тока влечет повышение сопротивления проводников. При росте сопротивления они теряют проводимость, и в итоге львиная доля энергии уйдет на прогрев контактных цепей, не дойдя до батареи. Обычный кабель, которым подключен компьютер или телевизор, содержит две или три толстых жилы (больше 1 мм в диаметре), а потому выдерживает без перегрева токи до нескольких ампер. Тонкие жилы кабеля зарядного устройства при подаче таких токов попросту перегреются и перегорят на самом слабом участке (например, на месте частых изгибов). Поэтому кабель тоже мешает скоростной зарядке.
Сопротивление дорожек на плате. Как и жилы зарядного кабеля, дорожки на системной плате смартфона весьма тонкие, а потому при подаче токов большой силы они перегреются и могут перегореть. Как итог, традиционно производители ограничивали зарядный ток значениями 500-1000 мА (0,5-1 ампер), а при таком раскладе на зарядку батареи 4000 мАч в Xiaomi Redmi Note 3 Pro уходит не меньше 4-8 часов.

Читайте также: Как выбрать наушники для смартфона

Быстрая зарядка — что это и как она работает

Быстрая зарядка — это условное название комплекса технологий и приемов, призванных увеличить скорость зарядки аккумулятора путем устранения или обхода перечисленных выше ограничений: токов начала и окончания заряда, сопротивления проводников зарядного устройства и самого смартфона. Для того, чтобы сделать процесс зарядки быстрее, производители используют несколько приемов.

Потребность в плавном запуске процесса зарядки практически устранена: современные химические соединения, используемые в аккумуляторах, «раскачиваются» очень быстро, и в итоге батарею можно заряжать полным током (1C) уже примерно через минуту после подачи питания на нее.
Потребность в плавном снижении зарядного тока для литиевых элементов в принципе неустранима. Сделать так, чтобы аккумулятор заряжался постоянно током 1C до 100%, невозможно. Здесь задача сводится к поиску методов минимизации времени, которое требуется на зарядку в режиме сниженного тока. Интеллектуальные контроллеры заряда анализируют состояние батареи, чтобы определить, в какой момент заряжать ее мощными токами уже нельзя, и начинают ограничивать подачу энергии.
Сопротивление кабелей преодолевается путем использования качественных проводников из бескислородной жилы. Также совершенствуются разъемы: их прижимная сила увеличивается путем создания более тугих контактов, а потери на сопротивление снижаются за счет золочения контактов. За счет этого сопротивление проводов снижается, позволяя подавать больше ампер.
Сопротивление дорожек на плате «лечится» аналогичным путем: в силовых линиях используются широкие и толстые дорожки, а чипы контроля заряда делают устойчивыми к большим токам и напряжениям.

Но бесконечно повышать ток не выйдет, так как даже идеальный шнур из-за малой толщины будет сильно греться на больших токах. Так как мощность равна силе тока, умноженной на напряжение, наряду с амперами повышается и напряжение. То есть, зарядка с напряжением 5 вольт (В) и током 2 ампера (А) — имеет такую же мощность, как и зарядка с напряжением 10 В и током 1 А, а именно 10 Вт.

Задача зарядного устройства с поддержкой быстрой зарядки — обеспечить подачу большой мощности, подобрав оптимальное соотношение вольт и ампер. Задача контроллера заряда — наблюдать за аккумулятором и указывать блоку питания, какие напряжения и токи можно подавать на смартфон.

Исходя из сказанного выше, для организации быстрой зарядки в смартфоне важны несколько компонентов:

Качественный аккумулятор, созданный по самым современным технологиям, и не требующий долгой «раскачки».
Специальный контроллер, который будет анализировать состояние батареи, определяя, какие напряжение и ток можно подавать на нее в данный момент.
Качественно реализованная цепь заряда внутри смартфона: хороший разъем, толстые дорожки, выносливый контроллер.
Блок питания с поддержкой быстрой зарядки, способный подавать большие токи и напряжения.
Качественный кабель с прочными жилами из бескислородной меди и надежными разъемами.

Совокупность этих элементов позволяет добиться быстрой зарядки смартфона. Если некоторых составляющих нет — с реализацией ускоренного заряда возникнут проблемы.

Сам процесс быстрой зарядки протекает по следующему сценарию:

Смартфон подключается кабелем к блоку питания.
Контроллер сообщает блоку о поддержке технологий ускоренной зарядки
Блок питания выдает ток и напряжение максимально разрешенной мощности.
Контроллер преобразует полученную энергию до оптимальных значений тока и напряжения (например, 5 вольт, 4 ампера) и плавно подает ток на батарею, быстро увеличивая его до максимального (1С).
Аккумулятор заряжается максимальным током, пока не достигнет напряжения около 4-4,2 вольт (примерно 50-70 % заряда).
После достижения около 50-70 % емкости контроллер начинает плавное снижение силы тока.
Последние 10 % «заливаются» в аккумулятор слабыми токами (примерно 0,1-0,05C или даже меньше, то есть, для батареи на 4000 мАч это меньше 400-200 мА). Этот этап ничем не отличается от обычной, не быстрой зарядки, при которой ровно так же последние проценты заполняются на очень маленькой мощности.

Как включить быструю зарядку на Андроиде

Выше мы упомянули, что нужно для быстрой зарядки смартфона. Это сам смартфон, поддерживающий технологию, мощный блок питания, тоже поддерживающий ускоренную зарядку, а также надежный USB-кабель. Никаких дополнительных мер для того, чтобы включить быструю зарядку, предпринимать не надо. Если ее поддержка в телефоне и БП есть, а кабель хороший — все включится само.

Если не включается быстрая зарядка — проблема может быть только в одном из этих трех компонентов. Для начала зайдите на сайт производителя и уточните, ничего ли не перепутал продавец, действительно ли поддержка зарядки заявлена изготовителем. Если заявлена — то посмотрите, как называется технология и проверьте, есть ли поддержка такой технологии зарядным устройством.

Функция быстрой зарядки Samsung называется Fast Adaptive Charging и является переименованной QuickCharge 2.0 от Qualcomm, эти технологии совместимы. То же самое касается аппаратов других брендов, оборудованных процессорами Qualcomm. А вот быстрая зарядка в чипах MediaTek называется PumpExpress и с конкурирующей системой несовместима, для нее нужны другие блоки питания.

Уникальной является технология VOOC от Oppo, которая использует многоячеечные батареи, а потому принципиально несовместима с другими стандартами.

Если и смартфон точно поддерживает быструю зарядку, и зарядной блок питания подходит (тоже ее поддерживает), но ускоренной зарядки не происходит — смените провод на качественный. USB-кабель, купленный в подземном переходе или на радиорынке за 20 гривен, для быстрой зарядки не подходит. Он то и обычную переваривает с трудом, давая на выходе заниженные токи и напряжения. За надежный кабель от приличного (даже китайского) производителя, имеющий прочные жилы и золоченные контакты, придется выложить минимум долларов 5.

Читайте в следующем материале: Вредит ли быстрая зарядка аккумулятору