Все, что нужно знать про быструю зарядку батарей смартфонов

Многоядерные процессоры, большие экраны с высоким разрешением, высокопроизводительные видеочипы — это все признаки современных смартфонов. И с каждым днем их мощь растет и растет. Но, соответственно, растет и их энергопотребление, а вот в сфере аккумуляторных батарей все не так хорошо. Да, конечно, в разы повысилась емкость батарей (соответственно выросло и время зарядки) при относительно немного выросшими габаритами, произошла замена никеля на литий в производстве, прошивки и железо стают более энергоэффективными. Но, к сожалению, большого прорыва на сегодняшний день не произошло. И в итоге нивелируется очень важная черта смартфона – мобильность.

Чтобы облегчить нам жизнь, разработчики стремятся уменьшить время восполнения потери энергии смартфоном, проще говоря – быстро зарядить его батарею. Давайте разберемся, за счет чего это возможно и какие наработки существуют сегодня.

В принципе работы любой аккумуляторной батареи лежит электрохимический процесс, который может запускаться в прямом и обратном — накоплять энергию и отдавать ее. При этом в качестве основного химического источника тока в разное время и для разных задач использовались свинец, никель, литий. На сегодняшний день в мобильных устройствах наиболее востребованными являются батареи на основе лития – литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-pol). К их преимуществам можно отнести большую емкость, низкий саморазряд, отсутствие «эффекта памяти». Есть, конечно, и недостатки – эти аккумуляторы подверженны «старению» (потере емкости со временем) и они пожароопасные.

Емкость современных Li-ion батарей смартфонов достигает нескольких тысяч миллиампер/часов. Давно уже не редкость показатель в 3000-4000 мАч. Номинальное напряжение такого аккумулятора 3,5-3,7 В, максимальное – 4,2 В. При первых показателях батарея разряжена, при втором значении – заряжена. Процесс зарядки аккумулятора, как правило, состоит из двух этапов. Сперва идет зарядка большой мощностью тока до достижения значения напряжения на батарее в 4,1-4,2 В, затем следует «дозарядка» до полной емкости малым током.

За тем, что бы не происходило «перезарядки» батареи, следит специальный контролер.

В основе технологии «быстрой зарядки» лежит принцип «выдачи» от зарядного устройства максимально возможной мощности тока на первом этапе зарядки. При этом контролер заряда батареи должен быть способен «освоить» эту мощность. Этот принцип и заложила в свою разработку компания Qualcomm, которая в 2012 году представила технологию быстрой зарядки Quick charge 1.0.

Возьмем одну из самых обычных зарядок для смартфона. Маркировка на корпусе сообщает характеристики – Output/Выход: 5V/1A. Это означает, что данная зарядка может выдать максимальное напряжение 5 вольт и максимальную силу тока в 1 ампер. Грубо говоря, ее выходная мощность заряда составит 5 Ватт. Но это при условии, что контролер заряда в смартфоне готов «принять» такие значения. Технология же Quick charge 1.0 представляет собой зарядку с выходными характеристиками 5V/2A (максимальная мощность 10W) и чип в смартфоне, который способен обработать такой ток. По лабораторным исследованиям компании Qualcomm такая технология способна на 40% быстрее зарядить аккумулятор устройства. Quick charge 1.0 поддерживали флагманы того времени на чипах Qualcomm, такие как Nexus 4, LG Optimus G, Samsung Galaxy S III, Nokia Lumia 920, Xiaomi Mi2 и другие.

Уже через год была представлена усовершенствованная  технология Quick charge 2.0, которая предполагала заряжать токами до 3 ампер с напряжением 5/9/12 вольт. По уверениям Qualcomm это позволяет сократить время зарядки на 75%. И чтобы мы не сомневались, компания приводит лабораторные тесты. Их суть заключалась в следующем — аккумуляторная батарея на 3300 мАч заряжалась в течении 30 минут трема разными методами. И вот какие результаты они получили:

Quick charge 2.0 реализована в таких смартфонах, как 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 Сompact, Sony Xperia Z3 и других. Полный список можно посмотреть на сайте Qualcomm.

А совсем недавно, в сентябре этого года, «Квалкомм» представил Quick charge 3.0. Ее особенность в технологии интеллектуального подбора оптимального напряжения заряда (INOV). Напряжение будет подбираться индивидуально для каждого устройства и промежутка процесса зарядки. И варьироваться от 3,6 до 20 вольт. При этом шаг изменения будет минимальным — 200 мВ. Qualcomm обещает, что нова версия «быстрой зарядки» будет на 38% эффективнее, чем  Quick charge 2.0. Данная технология будет представлена в чипах Snapdragon 820, 620, 618, 617, 430.

Технология быстрого заряда не является эксклюзивом Qualcomm. По тому же принципу работает TurboCharge от Motorola, RapidCharge (HTC), FastCharge (Samsung). Причем «быстрые» зарядки являются универсальными устройствами и могут заряжать смартфоны как с технологией «быстрой зарядки» разных производителей так и без.

Особняком стоит компания OPPO со своей фирменной технологией VOOC Flash Charging. Впервые она была реализована в смартфоне Find 7. В VOOC Flash Charging есть особенности, не свойственны общей тенденции. Суть ее в зарядке с током 4,5 ампера и напряжением 5 вольт. При этом используется специальный 8-ми контактный аккумулутяр. Он разделен на несколько ячеек и входящий ток равномерно распределяется между ними. По мнению OPPO данная технология не только быстро заряжает, но и более бережно относится к аккумуляторной батареи. В своих тестах они сравнивали скорость зарядки Find 7 и Samsung Note 3. А вот и их результаты:

Выводы делайте сами.

В качестве итога. Сегодня проблема ограниченной мобильности смартфонов частично решается технологиями «быстрой зарядки» и на этой «ниве» есть много перспективных наработок. Кто-то скептически относятся к этой тенденции, утверждая, что большие токи вредят батареям и приводят к уменьшению срока их службы. Но производители не согласны.

Как по мне, оптимальным решением выглядит VOOC Flash Charging от OPPO c ее делением мощности заряда по ячейкам. Но все же, я уверен, двигаться нужно в направлении повышения емкости аккумуляторных батарей и их компактности, а заодно увеличения срока эксплуатации. Время от времени мы слышим заявления об очередном прорыве в этой области, но на рынке кардинально новых технологий пока нет. Верим и ждем!