Innhold

• Rasklading standarder forklart
• USB strømleveranse
• Qualcomm Quick Charge
• Andre standarder
• Slik lader du et litium-ion-batteri raskt
• Rask lading ved høyspenning?
• Hvorfor bruke høyere spenninger?
• Pakk sammen
• I slekt

Rask lading er en må ha funksjon i dagens telefoner. Det holder at batteriene blir fylt opp gjennom travle dager. Imidlertid er det en rekke forskjellige standarder fra forskjellige selskaper. Noen jobber bare med spesifikke kabler og ladere, mens andre bruker høyere spenning. Det hele kan bli litt forvirrende, så vi er her for å gi mening om det.

Kort sagt, hurtiglading øker strømmen som sendes til batteriet for å fylle opp kapasiteten raskere. Den grunnleggende USB-spesifikasjonen sender bare 0,5 ampere (A) strøm ved å bruke 5 volt (V) for bare 2,5 watt (W). Raskladeteknologier øker disse tallene. Huaweis 10V / 4A SuperCharge produserer 40W og Samsungs nyeste Adaptive Fast Charging produserer 15W juice. Noen kinesiske selskaper kan til og med skryte av ladeteknologier som kan slå opp til 100W. Alle hurtigladetjenester har et felles tema - mer kraft.

Det er bare den grunnleggende oversikten. Hvordan et batteri faktisk lader er mer komplisert. Før vi kommer til det, la oss se på forskjellene mellom alle disse hurtigladestandardene mer detaljert.

Rasklading standarder forklart

USB strømleveranse

USB Power Delivery (USB-PD) er den offisielle hurtigladespesifikasjonen publisert av USB-IF tilbake i 2012. Standarden kan brukes av alle enheter med en USB-port, forutsatt at produsenten inkluderer nødvendig kretsløp og programvare. Akkurat som alle standarder for hurtiglading implementerer USB-PD en dataprotokoll for å kommunisere mellom laderen og telefonen. Dette forhandler maksimal tolerabel strømleveranse for både lader og håndsett.

USB Power Delivery forsterker de grunnleggende USB-ladningshastighetene for opptil 100W utgangseffekt. Mengden tilgjengelig effekt er delt inn i forskjellige effektverdier, som fungerer med forskjellige spenninger. Modusene på 7,5 W + og 15W + er best for telefoner, mens 27 W og over er for bærbare datamaskiner og andre enheter med høyere strøm. Standarden støtter også toveis strøm, slik at telefonen din kan lade andre eksterne enheter.

Googles Pixel-serie bruker den offisielle Power Delivery-spesifikasjonen, og teknologien støttes i de aller fleste flaggskipsmartphones i dag. Apple implementerer også standarden i iPhone 8, iPhone X, iPhone XS og siste MacBook. Imidlertid foretrekker mange selskaper sine egne proprietære ladestandarder utenfor boksen.

Qualcomm Quick Charge

Qualcomms proprietære Quick Charge-teknologi var en gang standardstandarden i smarttelefonindustrien, ettersom den populariserte hurtiglading før USB Power Delivery. Den siste 4.0+ revisjonen av Quick Charge er kompatibel med strømlevering, noe som gir raskere ladehastigheter og et bredere spekter av støtte.

Quick Charge er en valgfri funksjon som er tilgjengelig med Qualcomms Snapdragon-prosessorer. Så bare fordi en telefon har en Qualcomm-brikke, betyr ikke det at den er Quick Charge-kompatibel. Likevel har et bredt spekter av telefoner støtte for hurtigladning, inkludert LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus, og mange flere. Det er også et bredt økosystem med gamle ladere og tredjeparts tilbehør der ute, på grunn av standardens popularitet.

Andre standarder

I smarttelefonens økosystem bruker mange modeller interne teknologier i stedet for de mer allestedsnærværende standardene ovenfor. Imidlertid er bare noen få av disse standardene virkelig proprietære. Mange er bare strømlevering eller hurtiglading pakket inn under et annet merkenavn eller inneholder noen spesifikke justeringer til teknologien - Samsungs Adaptive Charging og Motorolas Turbo Charging-teknologier kommer til tankene.

Andre som Oppos VOOC og Huaweis SuperCharge fungerer ganske annerledes. Disse øker strømmengden for lading med høy kraft i stedet for å øke spenningen. Ladehastighetene til disse proprietære teknologiene har økt sterkt gjennom årene, med SuperCharge, Super VOCC og OnePlus 'WarpCharge 30 som noen av de raskeste på markedet. Slik stapler noen av de vanligste teknologiene side om side.

Det er mulig å støtte flere standarder eller i det minste sikre en viss grad av kompatibilitet med forskjellige hurtigladningsmetoder. Dessverre fører dette til mye uforutsigbarhet om de nøyaktige ladehastighetene du får når du bruker telefoner med forskjellige ladere og til og med forskjellige kabler.

Etter å ha testet flere telefoner, fant vi en bred variasjon i hvor mye strøm hver telefon forhandlet frem, avhengig av hvilken lader og kabel som ble brukt. De beste resultatene oppnås vanligvis ved å bruke kabelen og laderen som følger med i kassen med håndsettet.

Slik lader du et litium-ion-batteri raskt

Nå som vi har dekket standardene, la oss se på hvor hurtig lading faktisk fremskynder et batteris ladesyklus. Litium-ion-batterier som brukes på smarttelefoner og andre elektroniske dingser lader ikke på en lineær måte. Ladesyklusen er brutt i to distinkte faser.

Den første er økende spenning, eller konstant strømfase. Batterispenningen øker jevnlig fra så lavt som 2V opp til toppen på rundt 4,2V når det lades opp. Dette varierer avhengig av det nøyaktige batteriet. Batteriet trekker den høyeste toppstrømmen i denne fasen, som forblir konstant til batterispenningen topper seg.

Spenningen blir da konstant og strømmen begynner å falle. Batterier som lader utover dette punktet trekker mindre strøm og lades derfor tregere. Dette er grunnen til at de første 50 eller 60 prosentene av telefonen lader betydelig raskere.

Batterilading skjer i to faser. Stigende spenning / konstant strøm og konstant spenning / fallende strøm. Den første fasen er egnet for hurtigstrøm med hurtig strøm.

Raskladeteknologier utnytter den konstante strømfasen. Pumpe så mye strøm som mulig inn i batteriet før det når sin høyspenning. Derfor er hurtigladeteknologier mest effektive når batteriet er mindre enn 50 prosent fullt, men har liten eller ingen effekt når du passerer 80 prosent. For øvrig er konstant strømladning den minst skadelige perioden for batteriets langvarige helse. Høyere konstant spenning, sammen med varme, er skadelig for batteriets levetid.

Til slutt kontrolleres mengden spenning og strøm som sendes til batteriet via en ladningskontrollkrets inne i telefonen. Kombinert med temperatur- og spenningssensorer kan kontrolleren styre strømmengden for å optimalisere batteriets ladningshastighet og langsiktige helse.

Rask lading ved høyspenning?

Noen av dere har kanskje sett et tilsynelatende problem her. Hvis litium-ion-batterier har en typisk spenning på mellom 3 og 4,2 V, er det da ikke farlig å bruke ladere med høyere spenning?

Vanligvis vil dette være tilfelle, men smarttelefonkretser slår spenningen ned og strømmen opp. Dette holder mengden overført effekt den samme (P = IV), men flytter spenningen inn i riktig område. Og nei, hurtigladingskabler gjør ikke vekselstrømspenning. Hvis du ser på baksiden av laderen, kan du se det lille stiplede likestrømsikonet ⎓. USB er alltid et DC-kraftleveringssystem.

Hurtespenning hurtigladekretser bruker en bryter-modus nedadgående strømforsyning, også kjent som en buck inverter. Denne kretsen tar en høy likespenning og konverterer den til en lavere likespenning. Ideelt multipliserer den også strømmen med den omvendte mengden takket være dens "ladepumpe" -egenskaper. Det er egentlig en bryter som veksler på inngangsspenningen for å lade opp en kondensator med mye strøm.

Dette ser komplisert ut, men følg grafene til høyre. Den høye inngangsspenningen slås av og på for å lage et PWM-signal fra Vin. Dette induserer en høy "pumpende" strøm gjennom induktoren L inn i kondensatoren Cout. Ved belastningen (batteriet) ser vi en høy strøm og lav gjennomsnittsspenning (Vout).

Å trappe ned fra 10V / 1A til 5V gir ideelt 2A strøm etter omformeren. I den virkelige verden er det alltid noe tap knyttet til disse konverteringene (vanligvis er disse over 90 prosent effektive), spredt som varme. Switch-mode strømforsyninger sløser også vanligvis mindre energi enn en lineær regulator.

Hvorfor bruke høyere spenninger?

Det er to hovedgrunner til å bruke høyere spenninger. For det første er strømforsyninger i brytermodus mer effektive enn lineære regulatorer som reduserer spenninger via varmespredning. Dette er spesielt viktig for å holde telefonene og batteriene deres svale.

Det andre gjelder strømtap over USB-kabler, spesielt lengre. En motstand, for eksempel en lengde på ledningen, slipper en spenning basert på strømmen som går gjennom den (Ohms lov V = IR). Overføring av samme kraft ved bruk av høyere spenning og lavere strøm mister mindre strøm over kabellengden. Dette er mer effektivt, og hvorfor hovednettet er hundrevis av volt og ikke 5V.

Avveiningen er imidlertid at spennkonverterere er lettere strømbegrenset enn lineære regulatorer. Maksimal utgangseffekt avhenger av induktorstørrelse, kondensator og spenningsryting, samt koblingsfrekvens, i tillegg til kraftegenskapene til transistoren. Det er bare mulig å nå veldig høye strømmer via en mer tradisjonell lineær spenningsregulator. Dette er grunnen til at noen av lavspent 5V hurtigladeteknologiene, som de fra Huawei og OPPO, tilbyr mer total effekt enn versjoner med høyspent spenning fra Qualcomm og Samsung.

MediaTeks siste Pump Express-teknologi henvender seg til både brytermodus og lineær regulatorlading.

Diagrammet over viser hvordan MediaTeks PumpExpress 3.0 og 4.0 klarer å nå opp til 5A ladestrøm. Hvis en 5A-kabel er tilkoblet, omgår teknologien den konvensjonelle koblingsladeren for å muliggjøre en høyere strøm. I dette tilfellet forhandler kretsen den nødvendige spenningen over datalinjene, og hever og senker Vbus ladespenning for maksimal effektivitet.

Pakk sammen

Rask lading omfatter en rekke forskjellige mulige teknologier, hver med sine fordeler og ulemper. Dette er delvis grunnen til at det er så mange forskjellige standarder på markedet, ettersom selskaper tar sine egne tilnærminger for å øke hastigheten på lading og maksimere batteriets levetid.

For noen generasjoner siden ble høyspenningsladning blitt normen, og nå implementerer teknologier lavere kontrollerte spenninger og høye strømmer for å øke hastighetene ytterligere. Dette krever imidlertid tykkere kabler og tilfører en annen kompatibilitetshodepine.

USB Power Delivery er allerede ganske bredt adoptert. Det vil sannsynligvis danne ryggraden i alle USB-ladestandarder fremover, selv om vi sannsynligvis vil se selskaper eksperimentere med sine egne enda raskere løsninger på toppen av å støtte denne universelle standarden.

I slekt

• Her er de beste telefonene med hurtigladende batterier
• Her er de beste Samsung Galaxy-ladere
• Quick Charge 3.0 forklarte: hva du trenger å vite
• Raskeste ladekabler - hvilken er best for deg?
• 6 vanlige batterimyter tror du sannsynligvis
• Slik løser du problemer med avløp av Android-batterier og forlenger batteriets levetid
• Android-smarttelefoner med den beste batterilevetiden
• Beste telefoner med trådløs lademulighet
•  Ladevaner for å maksimere batterilevetiden
• Beste trådløse ladere - hva er dine valg?