Убивает ли быстрая зарядка батарею
Износ батареи рано или поздно становится проблемой каждого смартфона, будь то флагманский iPhone, Samsung или недорогой Xiaomi. Надежность аккумулятора — один из ключевых факторов при выборе девайса: возможность работать с устройством в течение дня так же важна, как и хорошая камера, и большой экран.
Потребность в высокой автономности сделала популярными быстрые зарядки, поскольку они позволяют за 20 – 30 минут восполнить приличный запас энергии. Однако с их распространением возникли и вопросы: вредит ли смартфону высокомощная зарядка, приводит ли она к потере емкости батареи и вызывает ли преждевременный износ. Издание CNet со ссылкой на инженеров и исследователей отвечает на главные вопросы.
Батареи смартфонов изменятся не скоро
Большинство гаджетов используют литий-ионные аккумуляторы. Создание аккумуляторов с высоким сроком службы — сложная задача, потому что технология не менялась десятилетиями. Основной прогресс в этом направлении достигнут благодаря энергосберегающим функциям и эффективному софту, который делает потребление энергии более плавным.
К разочарованию пользователей, основные усилия производителей сейчас направлены на улучшение батарей электрокаров, спутников и домашних энергосистем. От них требуется работать намного больше двух-трех лет — продолжительности среднего цикла смены смартфона. С другой стороны, в мобильный гаджет нельзя установить слишком большой аккумулятор, иначе получится смартфон-монстр вроде Energizer Power Max P18K Pop. Хотя его емкость все равно меньше, чем у Tesla.
При этом увеличенная емкость позволяет использовать больше энергосберегающих фишек вроде незаметной зарядки лишь до 80%. Батареи испытывает слишком высокую и вредную нагрузку на последних 20%.
Аккумуляторы телефонов могут обеспечить работу в течение дня, но обычно только с изначальными 100%. Это позволяет батарее работать в течение приемлемого времени между зарядками, но подвергает ее большей нагрузке из-за более высокого напряжения, необходимого для подзарядки.
Быстрая зарядка не повредит аккумулятор
Стандартный адаптер имеет выходную мощность 5 или 10 Вт. Адаптеры для быстрой зарядки увеличивают этот показатель до 18 Вт (iPhone 11 Pro), 25 Вт (Samsung Galaxy Note10) и выше — китайские вендоры периодически дразнятся 60-ваттными или 100-ваттными решениями.
Если с устройством все в порядке, такая зарядка не навредит ему. Все благодаря разделению процесса на два этапа. Во время первого происходит основной «импульс», который восполняет 50 – 70% — в это время аккумулятору ничего не угрожает, он впитывает энергию, как губка. Во второй фазе подача энергии существенно снижается, чтобы сберечь батарею от нагрузки. Из-за ошибки в схеме электропитания раньше взрывались Galaxy Note 7.
Перезарядить смартфон нельзя
Многие пользователи боятся передерживать устройство подключенным к сети. Эксперты же говорят, что это исключено, если только нет неполадок в электросхеме, в остальных случаях девайс сам перекроет получение заряда. Если вы не уверены в сознательности производителя, просто снимайте смартфон с зарядки на 80%.
Не давайте устройству разряжаться в ноль
Раньше было распространено убеждение, что новому смартфону нужно дать разрядиться до выключения для калибровки батареи. Современным гаджетом, опять же, это не нужно.
На самом деле полная разрядка аккумулятора вызывает химические реакции, которые со временем сокращают срок службы аккумулятора. Чтобы избежать полной разрядки, система отключают телефон, когда он достигает слишком низкого уровня заряда, пока ресурс батареи не кончился. Лучше начинать заряжать смартфона на 20 – 30%.
Высокие температуры вредят батарее
Тепло — настоящий враг аккумуляторов. Известно, что высокие температуры со временем сокращают срок их службы.
Поэтому телефон не стоит держать на сильном солнце, чтобы предотвратить перегрев, который со временем может снизить эффективность аккумулятора. В худшем случае он может взорваться. Опасный порог начинается с 30 °C.
Сторонние адаптеры и кабели безопасны
Если не использовать поддельные или поврежденные зарядки, батарее ничего не угрожает. Правда, может снизиться скорость зарядки.
Некоторые смартфоны, например от Huawei и OnePlus, используют запатентованная конструкцию, часть схемы, отвечающей за быструю зарядку, встроена в зарядное устройство. Чтобы воспользоваться всеми преимуществами фирменной быстрой зарядки устройства, необходимо использовать совместимое зарядное устройство. Другие производители, такие как Samsung и Apple, позволяют эффективно заряжаться с помощью различных кабелей и адаптеров питания.
Самый безопасный вариант — использовать зарядные устройства и кабели, которые входят в комплект, потому что при смешивании и согласовании зарядных устройств и кабелей с телефоном устройство может по умолчанию установить минимально возможную скорость зарядки.
Чем еще помочь автономности смартфона
Для того чтобы продлить срок службы батареи, можно использовать обычные приемы энергосбережения: уменьшение яркости дисплея, отключение беспроводной связи и геолокации, ограничение передачи данных в фоновом режиме.
Но правда в том, что как бы мы ни были осторожны, батарейки в наших телефонах дольше не прослужат. Хитрость заключается в том, чтобы получить от батареи как можно больше месяцев работы, не беспокоясь о ее состоянии.
Портит ли батарею быстрая зарядка?
Содержание
Содержание
Наверняка всем пользователям мобильных устройств хочется, чтобы аккумулятор не только работал как можно дольше, но и заряжался максимально быстро. Но есть одна проблема — пиковая мощность зарядки в последнее время неуклонно растет, однако законы физики говорят: с чем большим током проходит зарядка, тем выше должен быть нагрев батареи, а значит, аккумулятор будет быстрее терять емкость при большом количестве циклов заряда/разряда. Однако не все так однозначно, ведь создатели девайсов с быстрой зарядкой делают все возможное, чтобы значительно уменьшить деградацию батарей и сделать устройства более безопасными в целом. Более подробно об этом пойдет речь в статье.
Стандарты быстрой зарядки
Наиболее известным стандартом быстрой зарядки принято считать Quick Charge от компании Qualcomm. Ее первая версия, представленная еще в 2013 году, была рассчитана лишь на мощность в 10 Вт. Для многих бюджетных смартфонов она и сейчас остается самым распространенным вариантом. Иногда попадаются и еще более медленные зарядки. Но технология американской компании не стояла на месте: по мере развития она получала все большую мощность и совместимость с другими профилями зарядки. Версии QC 4.0 и 4.0+ стали работать с профилями Power Delivery и USB-PD 3.0 PPS соответственно. В июле 2020 года была представлена новая Quick Charge 5, выдающая мощность более 100 Вт, конечно, если стандарт поддерживается используемыми девайсами. Но в любом случае устройства будут брать столько, сколько им потребуется. Бояться перенапряжения или прочих проблем не стоит.
Для устройств, работающих на чипсетах от MediaTek, популярным стал стандарт зарядки Pump Express, работающий примерно так же, как аналог от Qualcomm: в новых версиях появилась ступенчатая регулировка напряжения. При этом вовсе не факт, что некоторые смартфоны с технологией PumpExpress смогут быстро заряжаться при использовании блоков питания с поддержкой QC, хотя и заявлено, что эта проблема устранена в новом стандарте Pump Express 4.0 за счет поддержки Power Delivery 3.0.
Так что же такое Power Delivery? На момент написания статьи это самый универсальный стандарт, позволяющий заряжать не только смартфоны и планшеты, но даже и ноутбуки. От него могут работать и современные мониторы. Мощность зарядки достигает 100 и более ватт.
При этом Power Delivery абсолютно безопасен за счет полного соответствия спецификациям USB и решает проблему с многообразием разъемов. По сути, портом Type-C, который и используется вмести с Power Delivery, сейчас не обладают разве что бюджетные и устаревшие устройства, а также мобильная техника Apple, но наверняка это лишь временные проблемы.
Анонсированная в июле 2020 года OPPO 125W Flash Charge стала невероятно мощным решением, способным (пока лишь в теории) примерно за 20 минут зарядить аккумулятор емкостью 4000 мА*. Но можно смело предположить, что на этом производители не остановятся и будут увеличивать показатели.
Имеется аналог под названием Realme 125W UltraDart Fast Charging, но во многом технологии похожи: для них нужен специальный блок питания и двойной кабель, способный выдержать огромные нагрузки без существенных просадок напряжения.
Пока же в смартфонах чаще встречаются менее мощные варианты — стандарты VOOC, SuperVOOC 2.0, SuperDart и т. д. К примеру, технология быстрой зарядки SuperDART Charge совместима с Quick Charge и Power Delivery. При мощности 65 Вт она способна зарядить аккумулятор емкостью 4500 мА*ч менее чем за сорок минут. Заявлена поддержка чипов, которые контролируют температуру и отвечают за общую безопасность зарядки, не давая аккумулятору нагреться выше 40° C.
Встречается и масса других стандартов — Samsung Adaptive Fast Charging, Motorola TurboPower, Dash Charge, Huawei SuperCharge, mCharge а также их модификации, но они не смогли предложить что-то уникальное, о чем ранее не шла речь в этой статье при рассмотрении самым популярных видов зарядки.
Принцип работы быстрой зарядки
Несмотря на периодически появляющиеся новости о том, что вскоре нас ждут революционные решения, которые будут работать гораздо дольше традиционных батарей, стандартом в мобильной технике пока остаются литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы.
Они состоят из катода, анода и полимерного электролита с растворенными солями лития. При зарядке происходит процесс интеркалирования — ионы лития попадают в структуру анода, тогда как при разрядке ионы проникают уже в катод. И тут надо понимать, что любая зарядка даже с маленьким током так или иначе способствует деградации аккумулятора в результате естественных процессов. Анод постоянно взаимодействует с электролитом, что приводит к потере его емкости, но и сам электролит тоже разлагается.
Существует огромное количество блоков питания, на которых указана зарядка с напряжением 9, 10, 11, 20 вольт и так далее, однако на саму батарею подается стандартное значение в 4.2 вольта, тогда как все остальное преобразуется в ток.
Компания Oppo и организация TÜV Rheinland провели тесты быстрой зарядки в своих лабораториях. В результате они пришли к выводу, что после 800 циклов быстрой зарядки первоначальная емкость аккумуляторов смартфонов уменьшается ненамного — примерно на 9%. Стоит ли верить таким данным, каждый решает сам. В любом случае, испытания наверняка проводились в оптимальных лабораторных условиях, а в реальных сценариях использования все может быть не так радужно.
Почему первая половина заряда происходит быстрее
Те, кто наблюдал за процессом зарядки, наверняка замечали, что первая половина зарядки проходит гораздо быстрее, чем вторая, а после 90% восполнение емкости батареи и вовсе может затянуться более чем на час. Это наглядно показывают графики зарядки различных аппаратов, которые сделаны с помощью тестера Power-Z и программного обеспечения ChargerLAB.
Зарядка смартфона Huawei Mate 30 Pro
Samsung Note 10+
Vivo X50 Pro
Honor View 30 Pro
По графикам видно, что некоторые мобильные устройства выходят на пиковую мощность зарядки чуть ли не в самом начале: всего примерно на 5-10 минут. Затем неизбежно снижается ток зарядки, а в некоторых случаях — и напряжение. Конечно, многое зависит от особенностей используемой зарядки, но в целом причина такого явления проста — современные аккумуляторы сравнительно легко переносят нагрев при малой степени заряженности, а вот когда заряд достигает определенного процента, могут начаться проблемы, поэтому контроллер заряда ограничивает поступающую мощность.
Опасен ли перегрев при быстрой зарядке
Основная причина износа аккумуляторов заключается в их нагреве во время зарядки и в большом количестве использованных циклов зарядки/разрядки. Будет разумно предположить, что именно быстрые варианты зарядок наиболее опасны. В теории это так, но есть интересные решения для борьбы с нагревом. К примеру, в некоторых устройствах начали использовать по два параллельно соединенных элемента питания. Когда ток распределяется на несколько ячеек, каждая из них нагревается меньше, а зарядка становится более быстрой.
Правила безопасности
Порой пользователи склонны винить быструю зарядку абсолютно во всех грехах, особенно если наблюдается значительное уменьшение срока работы девайса. Но необходимо помнить о некоторых правилах использования. В первую очередь, не допускайте перегрев устройства: не оставляйте его надолго на солнце или в очень теплых местах, не накрывайте чем-либо во время зарядки и не допускайте переохлаждения.
Не рекомендуется пользоваться мобильными устройствами во время зарядки, что в особенности касается сложных задач вроде запуска тяжелых приложений и игр. Во-первых, есть немалый риск со временем расшатать разъем зарядки, даже если это современный Type-C. Во-вторых, устройство, работающее на полную мощность, создаст дополнительную нагрузку и приведет к более высокому нагреву, и неизвестно еще, как с этой проблемой справятся чипы, контролирующие температуру.
А вот оставить заряжающийся смартфон на ночь допустимо, так как зарядка автоматически прекратится, когда заряд аккумулятора достигнет максимума. Но есть мнение, что до 100% заряжать аккумулятор не стоит (хотя это и не опасно), как и допускать глубокой разрядки. Надежнее, когда заряд доходит примерно до 80%, а вот с разрядом все сложнее, так как в разных смартфонах после того, как индикатор покажет 0%, остается разное количество емкости. Но можно точно сказать, что разряженный аппарат не стоит неделями, а то и месяцами оставлять без подзарядки (особенно на холоде). Напряжение в батарее может упасть настолько низко, что мобильное устройство перестанет реагировать на подключение к блоку питания.
Не должно возникнуть проблем и при использовании сторонних блоков питания или кабелей, но нужно учесть, что они могут существенно снизить скорость зарядки, так как не все протоколы совместимы. Дешевые низкокачественные аксессуары способны сильно нагреваться и давать большую просадку напряжения, что не пойдет на пользу вашим устройствам и может стать причиной короткого замыкания. Некоторые китайские бюджетные устройства все еще комплектуются аксессуарами низкого качества. Их желательно заменить на более надежные аналоги.
Итоги
К 2020 году создано большое количество стандартов быстрых зарядок, но нельзя однозначно сказать, что все они вредны или абсолютно безвредны. Тем не менее, некоторые производители находят способы уменьшить нагрев при зарядке, что существенно увеличивает жизнь аккумуляторов.
Поэтому, покупая девайсы с самыми новыми стандартами зарядки, можно особо не бояться, что батареи взорвутся или с ними что-то случится. Большинство трагических случаев случается из-за брака, механических повреждений или неправильных условий эксплуатации.
В нормальных условиях аккумулятор даже при ежедневной зарядке должен прослужить несколько лет, что очень важно, поскольку разобрать большинство современных девайсов без повреждений как минимум проблематично. А для некоторых малоизвестных китайских устройств найти аккумулятор бывает сложно или вовсе невозможно.
Ярые противники быстрых зарядок часто призывают прочитать учебники физики, но технологии не стоят на месте и ни один учебник не расскажет обо всех нюансах современных зарядок. К тому же некоторые детали производители держат в секрете. Так или иначе, всегда можно найти массу хитростей, уменьшающих негативное воздействие высокой мощности. Часть этих хитростей была описана в статье.
Однако у некоторых производителей, к примеру, у Samsung и Huawei, в операционной системе можно найти функцию, которая отключает быструю зарядку, даже если она поддерживается блоком питания — видимо, для тех пользователей, которые сомневаются в целесообразности этой функции и хотят пользоваться своими смартфонами как можно дольше.
Типы быстрых зарядок и нюансы используемых кабелей
Содержание
Содержание
Современные смартфоны потребляют намного больше энергии, чем их предшественники: больше быстродействие, больше экран, больше памяти, GPS, Bluetooth, Wi-Fi. Все это прекрасно, однако емкости аккумуляторов за прогрессом не поспевают. В результате многие современные смартфоны держат заряд не более суток. Рано или поздно вы забываете поставить вечером гаджет на зарядку, а утром понимаете, что через 15 минут выходить из дома, а заряда — «на донышке». Что делать? Бежать покупать портативный аккумулятор или можно что-то сделать за эти 15 минут?
Как долго должен заряжаться аккумулятор?
Так получилось, что USB стал стандартом для зарядных устройств всех гаджетов. Но разрабатывался этот стандарт, во-первых, давно, во-вторых, совсем не для этого.
Стандарт USB был разработан еще в 1996 году. Устройства тех лет, питающиеся от разъема USB, зачастую не имели контроллеров питания и могли просто сгореть, получив большой ток. Поэтому в стандарте вплоть до версии 2.0 максимальный ток составлял 500 мА, поэтому заряда смартфона с батарейкой емкостью в 3000 мАч требовалось 7-8 часов, хотя сам аккумулятор вполне мог бы потреблять 1,5 А и зарядиться за 2-3 часа.
Именно поэтому зарядка, идущая в комплекте с гаджетом, зачастую заряжает его намного быстрее — она просто выдает повышенный ток, рассчитанный на конкретный аккумулятор.
Сам стандарт разрабатывался для передачи данных, а не для питания. Разъемы и кабели USB не предназначены для больших токов, так что производители гаджетов столкнулись с неприятностями, начав выпускать такие зарядки с токами до 5А и более. Провода кабеля USB довольно тонкие, сопротивление их высоко. Но с увеличением тока падение напряжения на кабеле и его нагрев стали довольно существенными. Кроме того, появились случаи перегрева тонких контактов разъема. Поэтому большинство обычных зарядный устройств дают на выходе до 2А, а зарядка по-прежнему длится часами.
Что такое быстрая зарядка?
Это зарядка токами 1С и выше, то есть токами, кратными емкости аккумулятора. Например, 1А для емкости 1000 м·Ач и так далее. Поначалу такой режим считался крайне неблагоприятным для литий-ионных батарей. Но со временем ситуация изменилась — зарядка током 1С уже не вызывает заметного снижения ресурса у современных аккумуляторов, а зарядка током в 2С приводит к потере примерно 20 % емкости через 500–800 циклов заряда-разряда. Да, если пользоваться быстрой зарядкой ежедневно, через пару лет вы заметите падение емкости. Но вряд ли из-за этого стоит отказываться от возможности зарядить телефон за полчаса.
Чтобы не было потерь на тонких проводах, режимы быстрой зарядки используют повышенное напряжение в кабеле. ЗУ может выдавать напряжение до 20В, а в гаджете оно понизится до требуемых 5В с соответствующим увеличением тока. Например, если ЗУ обеспечивает напряжение 20В и ток 2А, то на аккумуляторе будут 5В и 8А.
Для сохранения совместимости со старыми ЗУ и компьютерными USB, новым зарядным устройствам пришлось «поумнеть» — теперь они не сразу выдают максимальные ток и напряжение, а только после получения запроса от гаджета. К сожалению, способы «общения» ЗУ и гаджета у каждого производителя свои.
Типы быстрой зарядки
Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 г. Максимальный поддерживаемый ток — 3А и 5A в версии 4, напряжение может меняться от 3,6 до 20 В, а также до 22 в версии 3 и до 21 в 4+. Стандарт теоретически обеспечивает до 100 Вт мощности, но практически такая мощность устройствами не поддерживается, а штатные ЗУ выдают всего 18 Вт. Контроль температуры в стандарт не вписан, так что нередки случаи перегрева при быстрой зарядке. Сейчас большинство производителей смартфонов обеспечивают контроль температуры при использовании QC. А стандарт QC 4 имеет полную поддержку протокола Power Delivery.
Adaptive Fast Charging компании Samsung основан на Quick Charge 2 и частично с ним совместим, поэтому заряжать его от ЗУ с поддержкой QC 2 можно, но зарядка идет медленнее, чем от штатного. Контроль температуры есть, так что зарядка безопасна.
Motorola Turbopower компанией Lenovo так же разработан на основе стандарта Quick Charge 2, с которым полностью совместим. Отличия незначительны, основное заключается не в самом стандарте, а в наличии штатного ЗУ Motorola на 25 Вт против 18 Вт у поддерживающих QC 2. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.
Huawei Super Charge применяется на устройствах Huawei и тоже основан на Quick Charge 2. Напряжение может достигать 5В, ток — 5А, давая в итоге максимальную мощность 25 Вт. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.
Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается гаджетами, собранными на базе SoC этого производителя. Он также основан на Quick Charge 2, и полностью с ним совместим. Его мощность ограничена 15 Вт, поэтому на емких аккумуляторах он покажет меньшую скорость зарядки по сравнению с другими стандартами. Зато в Pump Express есть контроль температуры аккумулятора, что значительно повышает безопасность зарядки.
Быстрая зарядка Apple совместима с Power Delivery. ЗУ Apple может выдавать до 87 Вт, что позволяет быстро зарядить не только все модели iPhone, начиная с 8, но и емкие аккумуляторы iPad Pro и MacBook 12.
Oppo Vooc (и основанный на ней Dash Charge) выбиваются из остального ряда — это оригинальные, ни с чем не совместимые стандарты. Используются на устройствах OnePlus и Oppo. Зарядное устройство выдает до 25 Вт мощности. Из-за несовместимости стандартов быстрая зарядка осуществима только с помощью оригинальных зарядного устройства и кабеля.
Power Delivery — наиболее перспективный стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. Стандарт поддерживает напряжения питания до 20 В и ток до 3А, что в итоге дает до 60 Вт мощности. А наиболее перспективным он считается из-за того, что «встроен» в новый стандарт USB 3.1 и теперь любые устройства, использующие разъем Type-C, должны либо поддерживать Power Delivery, либо смириться с недовольством пользователей, пытающихся заряжать гаджеты от ЗУ с поддержкой PD. Apple и Qualcomm уже выбрали первый вариант.
USB 3.1 + Power Delivery = некоторые проблемы
Теперь «умным и быстрым» ЗУ может быть любое устройство, поддерживающее USB 3.1. Заряжаемое устройство определит возможности заряжающего порта, измерив сопротивление между парой контактов разъема — CC и Vbus. Если порт может выдать максимум 0,9 А, как обычный порт USB 3.0, сопротивление будет равно 56 кОм, 22 кОм «скажут» гаджету, что ЗУ может выдать до 1,5 А, а 10 кОм — 3А.
Но как быть с кабелями-переходниками с Type-C на USB 2.0? У первого — 24 контакта, у второго — всего 4, а тех, между которыми ЗУ должно выставлять сигнальное сопротивление, просто нет. Консорциум USB решил встраивать резисторы прямо внутрь кабеля: 10 кОм в кабеля для мощных ЗУ, 22 кОм — для ЗУ с выходным током 1,5 А, ну и для 0,9 А — 56 кОм.
А если перепутать? Чаще всего — ЗУ не даст максимального тока и зарядка будет идти в разы дольше. Если же ЗУ попытается дать гаджету ток больше, чем оно способно, то может выйти из строя, а в худшем случае — испортить и гаджет.
Масла в огонь подлили китайцы, начав засовывать резисторы 10 кОм во все кабели-переходники с Type-C на USB 2.0. В том числе и в дешевые тонкожильные, неспособные выдержать те 3А, которые он якобы должен пропускать.
Чтобы всем стало совсем «весело», консорциум USB регламентировал установку в кабели Type-C маркирующей микросхемы eMarker, информирующей оба подключенных к нему устройства о возможностях кабеля. Проблема в том, что дорогостоящий кабель с микросхемой eMarker может быстро сгореть на паре ЗУ–гаджет, поддерживающей какой-нибудь стандарт быстрой зарядки, отличной от Power Delivery. eMarker питается от 5В, а тот же QickCharge 2 и все основанные на нем протоколы запросто могут поднять напряжение питающей линии до 18 В.
Вывод один — не используйте для быстрой зарядки «случайные» кабели. Это особенно важно для кабелей с разъемами Type-C, но актуально и для старых разъемов: невооруженным глазом не заметить, что у кабеля сечение жил меньше и разъем контактирует неплотно. В результате зарядка будет идти намного дольше, и это еще не самое худшее: возникающий из-за искрения контактов нагрев может привести к повреждению разъема или вообще к воспламенению прилегающего пластика. Настоятельно рекомендуется не пользоваться для зарядки «чужими» проводами, пусть они и выглядят подходящими.