Sisältö

• Nopeat latausstandardit selitetty
• USB-virtalähde
• Qualcomm-pikalataus
• Muut standardit
• Kuinka nopeasti ladata litium-ioni-akku
• Nopea lataus korkeajännitteellä?
• Miksi käyttää korkeampia jännitteitä?
• Paketoida
• liittyvä

Nopealla latauksella on oltava ominaisuus nykypäivän puhelimissa. Se pitää paristot täynnä kiireisiä päiviä. Eri yrityksiltä löytyy kuitenkin useita erilaisia ​​standardeja. Jotkut toimivat vain tietyillä kaapeleilla ja latureilla, kun taas toiset käyttävät suurempia jännitteitä. Se voi kaikki muuttua hieman hämmentäväksi, joten olemme täällä ymmärtämässä sitä.

Lyhyesti sanottuna nopea lataus lisää akkuun lähetettyä virtaa täyttääkseen sen kapasiteetin nopeammin. Perus USB-määritys lähettää vain 0,5 ampeeria (A) virtaa käyttämällä 5 volttia (V) vain 2,5 wattia (W). Nopea lataustekniikka lisää näitä lukuja. Huawein 10 V / 4A SuperCharge tuottaa 40 W ja Samsungin viimeisin Adaptive Fast Charging tuottaa 15 W mehua. Jotkut kiinalaiset yritykset jopa ylpeillä lataustekniikoilla, jotka voivat osua jopa 100 W: iin. Kaikilla pikalatauspalveluilla on yhteinen teema - enemmän virtaa.

Se on vain yleiskatsaus. Akun tosiasiallinen lataus on monimutkaisempaa. Katsotaanpa ennen näiden ratkaisemista yksityiskohtaisemmin näiden nopeiden latausstandardien eroja.

Nopeat latausstandardit selitetty

USB-virtalähde

USB-virransyöttö (USB-PD) on virallinen pikalatausmääritys, jonka USB-IF julkaisi vuonna 2012. Standardia voi käyttää mikä tahansa USB-portin omaava laite, jos sen valmistaja sisältää tarvittavat piirit ja ohjelmistot. Kuten kaikki nopean latauksen standardit, USB-PD toteuttaa dataprotokollan kommunikoidaksesi laturin ja puhelimen välillä. Tämä neuvottelee suurimman sallitun virransyötön sekä laturille että luurille.

USB-virransyöttö lisää USB-peruslatausnopeuksia jopa 100 W: n lähtötehoon. Käytettävissä olevan tehon määrä on jaettu eri tehoarvoihin, jotka toimivat eri jännitteillä. 7,5 W + ja 15 W + tilat ovat parhaita puhelimille, kun taas 27 W tai enemmän ovat kannettavia tietokoneita ja muita suuremman tehon laitteita. Standardi tukee myös kaksisuuntaista virtaa, jolloin puhelin voi ladata muita oheislaitteita.

Googlen Pixel -sarjassa käytetään virallista Power Delivery -määritystä, ja tekniikkaa tuetaan nykyään valtaosassa lippulaiva-älypuhelimia. Apple ottaa standardin käyttöön myös iPhone 8: ssa, iPhone X: ssä, iPhone XS: ssä ja uusimmissa MacBookissa. Monet yritykset pitävät kuitenkin omia omia latausstandardejaan ulkona.

Qualcomm-pikalataus

Qualcommin omistama pikalataustekniikka oli kerran älypuhelinteollisuuden oletusstandardi, koska se popularisoi nopeaa lataamista ennen USB-virtalähdettä. Pikalatauksen viimeisin 4.0+ -versio on yhteensopiva virransyötön kanssa, mikä mahdollistaa nopeammat latausnopeudet ja laajemman tuen.

Pikalataus on valinnainen ominaisuus, joka on saatavana Qualcommin Snapdragon -prosessoreilla. Joten koska puhelimessa on Qualcomm-siru, se ei tarkoita, että se on Quick Charge -yhteensopiva. Siitä huolimatta, laaja valikoima puhelimia tarjoaa nopean latauksen tuen, mukaan lukien LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus ja monet muut. Standardin suosion takia siellä on myös laaja ekosysteemi vanhoja latureita ja muiden valmistajien lisävarusteita.

Muut standardit

Älypuhelinten ekosysteemissä monet mallit käyttävät talon sisäisiä tekniikoita eikä yllä olevia yleisempiä standardeja. Kuitenkin vain muutama näistä standardeista on todella omistusoikeuden alaisia. Monet ovat vain virtalähteitä tai pikalatauksia, jotka on pakattu uudelleen eri tuotenimellä tai joissa on tiettyjä tekniikan mukautuksia - mielessä on Samsungin mukautuva lataus ja Motorolan Turbo-lataustekniikka.

Toiset, kuten Opon VOOC ja Huawei's SuperCharge, toimivat melko eri tavalla. Nämä lisäävät huomattavasti virran määrää korkean tehon lataamisen sijasta, jännitteen lisäämisen sijaan. Näiden patentoitujen tekniikoiden latausnopeudet ovat lisääntyneet huomattavasti vuosien mittaan. SuperCharge, Super VOCC ja OnePlus WarpCharge 30 ovat markkinoiden nopeimpia. Tässä on miten jotkut yleisimmistä tekniikoista niputtavat vierekkäin.

On mahdollista tukea useita standardeja tai ainakin varmistaa tietynlainen yhteensopivuus erilaisten nopeiden latausmenetelmien kanssa. Valitettavasti tämä johtaa siihen, että tarkkoja lataamisnopeuksia, joita käytät puhelimissa, joissa on eri laturit ja jopa eri kaapelit, on paljon arvaamattomia.

Useiden puhelimien testauksen jälkeen löysimme laajan vaihtelun kuinka paljon virtaa kukin puhelin neuvotteli käytetyn laturin ja kaapelin mukaan. Paras tulos saadaan tyypillisesti käyttämällä matkapuhelimen mukana toimitettua kaapelia ja laturia.

Kuinka nopeasti ladata litium-ioni-akku

Nyt kun olemme laatineet standardit, tutkitaan, kuinka nopea lataus todella nopeuttaa akun latausjaksoa. Älypuhelimissa ja muissa elektronisissa laitteissa käytettävät litium-ioni-akut eivät lataudu lineaarisesti. Latausjakso on jaettu kahteen erilliseen vaiheeseen.

Ensimmäinen on kasvava jännite tai vakiovirran vaihe. Akun jännite nousee tasaisesti jopa 2 V: n huippunsa noin 4,2 V: iin, kun se latautuu. Tämä vaihtelee tarkan akun mukaan. Akku ottaa suurimman virran huipussaan tämän vaiheen aikana, joka pysyy vakiona, kunnes akun jännite huippuu.

Jännitteestä tulee sitten vakio ja virta alkaa laskea. Paristot, jotka latautuvat tämän pisteen yli, kuluttavat vähemmän virtaa ja latautuvat sen vuoksi hitaammin. Siksi puhelimesi ensimmäiset 50 tai 60 prosenttia latautuvat huomattavasti nopeammin.

Akun lataus tapahtuu kahdessa vaiheessa. Nouseva jännite / vakiovirta ja vakiojännite / laskuvirta. Ensimmäinen vaihe sopii suurvirran nopeaan lataukseen.

Pikalataustekniikat hyödyntävät vakiovirran vaihetta. Pumppaa akkuun mahdollisimman paljon virtaa ennen kuin se saavuttaa huippujännitteen. Siksi pikalataustekniikat ovat tehokkaimpia, kun akku on alle 50 prosenttia täynnä, mutta niillä ei ole juurikaan vaikutusta, kun kulutat 80 prosenttia. Muuten, jatkuva virran lataus on vähiten haitallista ajanjaksoa akun pitkäaikaiselle terveydelle. Korkeampi vakiojännite ja lämpö ovat haitallisia akun käyttöikää.

Lopuksi akkuun siirretyn jännitteen ja virran määrää ohjataan puhelimen sisällä olevan latausohjainpiirin kautta. Yhdessä lämpötila- ja jänniteanturien kanssa ohjain voi hallita virran määrää akun latausnopeuden ja pitkäaikaisen terveyden optimoimiseksi.

Nopea lataus korkeajännitteellä?

Jotkut teistä ovat ehkä huomanneet tässä ilmeisen ongelman. Jos litium-ioni-akkujen tyypillinen jännite on noin 3 - 4,2 V, eikö ole vaarallista käyttää korkeamman jännitteen latureita?

Tavallisesti näin olisi, mutta älypuhelinpiirit pienentävät jännitettä ja virtaa ylös. Tämä pitää siirretyn tehomäärän samana (P = IV), mutta siirtää jännitteen oikealle alueelle. Ja ei, nopeat latauskaapelit eivät tee vaihtovirtajännitettä. Jos katsot laturin takaosaa, voit nähdä pienen katkoviivan tasavirtakuvakkeen ⎓. USB on aina tasavirtalähdejärjestelmä.

Korkeajännitteiset pikalatauspiirit käyttävät vaihtomoodin vaihtovirtasyöttöä, joka tunnetaan myös nimellä buck-invertteri. Tämä piiri ottaa korkean tasajännitteen ja muuntaa sen pienemmäksi tasajännitteeksi. Ihannetapauksessa se kertoo myös virran käänteisellä määrällä varauspumppuominaisuuksiensa ansiosta. Lähinnä se on kytkin, joka vaihtaa tulojännitteen kondensaattorin lataamiseksi, jolla on paljon virtaa.

Tämä näyttää monimutkaiselta, mutta seuraa oikealla olevia kaavioita. Korkea tulojännite kytkeytyy päälle ja pois päältä, jotta VW: stä saadaan PWM-signaali. Tämä indusoi suuren ”pumppausvirran” induktorin L läpi kondensaattorin Coutiin. Kuormassa (akku) näemme suuren virran ja alhaisen keskijännitteen (Vout).

Asteikolla 10V / 1A 5V saadaan ihannetapauksessa 2A virta muuntimen jälkeen. Todellisessa maailmassa näihin muuntamisiin liittyy aina jonkin verran menetyksiä (jotka ovat yleensä yli 90 prosenttia tehokkaita), jotka hajoavat lämmönä. Kytkentämoodin virtalähteet myös kuluttavat tyypillisesti vähemmän energiaa kuin lineaarinen säädin.

Miksi käyttää korkeampia jännitteitä?

Suurempien jännitteiden käyttämiseen on kaksi pääasiallista syytä. Ensinnäkin kytkinmoodin virtalähteet ovat tehokkaampia kuin lineaariset säätimet, jotka vähentävät jännitteitä lämmön haihtumisen kautta. Tämä on erityisen tärkeää puhelimien ja niiden akkujen viileänä pitämiseksi.

Toinen liittyy USB-kaapeleiden, etenkin pidempien, virtahäviöihin. Vastus, kuten johtimen pituus, pudottaa jännitteen sen läpi kulkevan virran perusteella (Ohmin laki V = IR). Saman tehon siirtäminen suuremmalla jännitteellä ja pienemmällä virralla menettää vähemmän virtaa kaapelin pituudella. Tämä on tehokkaampaa, ja miksi pääverkko on satoja voltteja eikä 5 V.

Kompromissi on kuitenkin se, että buck-muuntimet ovat helpommin virranrajoitettuja kuin lineaariset säätimet. Suurin lähtöteho riippuu induktorin koosta, kondensaattorista ja jännitteestä, kytkentätaajuudesta transistorien tehon lisäksi. On mahdollista saavuttaa vain erittäin suuret virrat perinteisemmällä lineaarisella jännitesäätimellä. Tästä syystä jotkut matalajännitteisistä 5 V: n pikalataustekniikoista, kuten Huawein ja OPPO: n tekniikat, tarjoavat enemmän kokonaistehoa kuin Qualcommin ja Samsungin korkeamman jännitteen buck-kytkentäversiot.

MediaTekin uusin Pump Express -teknologia kattaa sekä kytkentätilan että lineaarisen säätimen latauksen.

Yllä oleva kaavio näyttää kuinka MediaTekin PumpExpress 3.0 ja 4.0 pystyvät saavuttamaan jopa 5A latausvirran. Jos 5A-kaapeli on kytketty, sen tekniikka ohittaa tavanomaisen kytkentälaturin suuremman virran mahdollistamiseksi. Tässä tapauksessa piiri neuvottelee tarvittavan jännitteen datalinjojen yli, nostamalla ja laskemalla Vbus-latausjännitettä maksimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi.

Paketoida

Nopea lataus käsittää joukon erilaisia ​​mahdollisia tekniikoita, joilla jokaisella on omat edut ja miinukset. Tämä johtuu osittain siitä, että markkinoilla on niin paljon erilaisia ​​standardeja, koska yritykset käyttävät omaa lähestymistapaansa nopeuttaaksesi lataamista ja maksimoidaksesi akun pitkäikäisyyden.

Muutama sukupolvi sitten korkeajännitteisestä lataamisesta oli tulossa normi, ja nyt tekniikat toteuttavat pienempiä ohjattuja jännitteitä ja suuria virtauksia nopeuden lisäämiseksi edelleen. Tämä kuitenkin vaatii paksumpia kaapeleita ja lisää uuden yhteensopivuuden päänsärkyä.

USB-virransyöttö on jo melko laajalti käytössä. Se muodostaa todennäköisesti kaikkien eteenpäin menevien USB-latausstandardien selkärangan, vaikka todennäköisesti näemme yritysten kokeilevan omia entistäkin nopeampia ratkaisuja tämän yleisen standardin tukemisen lisäksi.

liittyvä

• Tässä ovat parhaat puhelimet, joissa on nopea akku
• Tässä ovat parhaat Samsung Galaxy -laturit
• Quick Charge 3.0 selitti: mitä sinun täytyy tietää
• Nopein latauskaapeli - mikä sopii sinulle parhaiten?
• 6 yleistä akkumyyttiä, johon todennäköisesti uskot
• Kuinka korjata Androidin akun tyhjennysongelmat ja pidentää akun käyttöikää
• Android-älypuhelimet, joilla on paras akunkesto
• Parhaat puhelimet, joissa langaton latausominaisuus
•  Lataustavat maksimoidaksesi akun käyttöiän
• Parhaat langattomat laturit - mitkä ovat valintasi?