Скрытые трудности и ограничения быстрой подзарядки на смартфонах

Производители смартфонов любят конкурировать друг с другом, в первую очередь по аппаратным характеристикам своих моделей. Дизайн, взаимодействие с пользователями и качество сборки количественно измерить невозможно. Зато для спецификаций есть бенчмарки, которые выдают конкретные числа. После этого можно сказать, что смартфон X быстрее смартфона Y. А значит, смартфон X лучше смартфона Y.

Таким образом, производители ведут друг с другом гонки по разным направлениям. У кого быстрее процессор, где больше вычислительных ядер или оперативной памяти, самый крупный аккумулятор и с некоторых пор самая высокая скорость подзарядки.

Повышение последнего параметра не такое простое. Недостаточно взять и увеличить размер и мощность адаптера для подзарядки. Нельзя поставить в «Жигули» двигатель мощностью 500 лошадиных сил без того, чтобы не поменять коробку передач, тормоза, подвеску и т.д. Так и в случае со смартфонами повышение мощности подзарядки требует смены всей системы питания аппарата, чтобы он заряжался хотя бы на несколько минут меньше.

Давайте посмотрим на главные составляющие этой головоломки. Какие препятствия стоят на пути производителей в этой гонке за скорость подзарядки.

Адаптер для подзарядки

Скромный адаптер питания является наиболее заметным компонентом подзарядки. Вне зависимости от производителя и модели, смартфон никогда не достигнет максимальной скорости подзарядки, если используется неправильный адаптер.

Проблема разработки адаптера питания заключается в том, чтобы передать большое количество энергии максимально безопасно и эффективно. Батареи в современных смартфонах всё крупнее. Соответственно, для их быстрой подзарядки нужны всё более мощные адаптеры. В таком случае адаптер должен становиться крупнее физически или использовать более эффективные электрические цепи. В последнем направлении разработчики добились немалых успехов. Если бы адаптер для подзарядки от Galaxy Note 10 с мощностью 25 Вт создавался при помощи технологий из адаптера от Nokia 3310, он бы был размером с банку кока-колы.

Если говорить об эволюции, современный адаптер питания намного более сложный, чем он был 10 лет назад. Какая бы технология быстрой подзарядки не применялась, специальные чипы внутри адаптера позволяют ему общаться с начинкой внутри смартфона в процессе подзарядки. Смартфон может затребовать оптимальный объём энергии в зависимости от уровня заряда батареи и температуры. Всё это делается во имя максимальной скорости, эффективности и безопасности.

Кабели и контакты

Мощное и эффективное зарядное устройство будет бесполезным без кабеля, по которому передаётся энергия. Пусть это простейшая часть механизма подзарядки, она не менее важна, чем остальные компоненты. Здесь всё зависит от того, как производители решают передавать энергию от адаптера к смартфону.

Мощность равна напряжение умножить на силу тока. Поэтому передача большего объёма энергии от адаптера смартфона может достигаться путём увеличения напряжения, силы тока или того и другого одновременно. Например, 30 Вт можно передать при напряжении 10 В и силе тока 3 А или при значениях 5 В и 6 А. Нет правильного или неправильного значения. В любом случае есть проблема, которая требует решения.

Повышение напряжения позволяет делать кабель тоньше и дешевле. Кроме того, обеспечивается отличная совместимость. Велика вероятность, что USB-кабель от одного вашего устройства подойдёт ко всем другим.



Однако, когда энергия достигает смартфона, напряжение должно быть снижено до значений от 3,2 В до 4,3 В. Это нужно для безопасной зарядки батареи. Это преобразование не на 100% эффективное и часть энергии в процессе теряется на нагрев. Что замедляет процесс подзарядки смартфона, а также укорачивает срок службы батареи.

Во втором сценарии низкое напряжение около 5 В смартфон и его батарея могут легко обработать. Они меньше нагреваются, но более высокий ток требует более толстых проводов и специальных кабелей. Именно поэтому технология подзарядки OnePlus Dash Charge работает только с кабелями этого производителя. Если обнаружен несовместимый кабель, ограничивается скорость зарядки. Система не знает, справится ли другой кабель с нужной силой тока. Если кабель не справится, из-за избыточной энергии он может расплавиться.

Однако, самые большие проблемы скрываются в батареях.

Батареи

Разработчики современных литий-ионных аккумуляторов отлично умеют нивелировать их непостоянную природу. На YouTube можно найти много видео, где аккумуляторы от смартфонов прокалывают и они изрыгают пламя и дым. Внутри скрываются высокореактивные химические элементы, которые и позволяют сохранять большой объём энергии в небольшом корпусе. Из-за этого приходится использовать специальные электрические цепи, которые предотвращают короткое замыкание, перегрев и избыток заряда.

Скорость подзарядки литий-ионных батарей зависит от их дизайна. Также имеет значение физический размер батареи. Более крупные батареи лучше справляются с высокой скоростью подзарядки. Если хотите изменить дизайн этой батареи и заряжать её ещё быстрее без увеличения размера, нужно увеличить размер элементов внутри ячейки. Это уменьшить ёмкость батареи. Например, батарея ёмкостью 5000 мАч внутри смартфона Asus Zenfone 6. Мощность подзарядки у неё достигает 18 Вт. Батарея такого же размера с мощностью подзарядки 40 Вт могла бы быть ёмкостью только 4000 мАч. Об этом рассказали инженеры Asus.

Вне зависимости от размера батареи, максимальная скорость подзарядки может поддерживаться до уровня заряда примерно 70%. И то лишь в том случае, если батарея не достигла предела нагрева. Чем сильнее вы выходите за предел, тем меньше становится сила тока ради безопасности.

Редкость связанных с батареями инцидентов показывает технологические достижения производителей смартфонов и батарей для них. Пусть батареи не бросаются в глаза, как сочные экраны OLED или многочисленные камеры на корпусе, их разработчики могут гордиться проделанной работой не меньше.