Usb power delivery что это
В прошлом году компания Google настоятельно рекомендовала производителям использовать стандарт быстрой зарядки USB Power Delivery. Целью поискового гиганта было ввести универсальное решение для всех Android-устройств, чтобы у пользователей не было проблем с совместимостью аксессуаров для зарядки. Сотрудники Android Authority изучили этот стандарт и рассказали о нём в подробностях.
«Быстрая зарядка — это удобный способ поддерживать ваш телефон заряженным в течение дня, но он предлагается в самых разных вариантах. Qualcomm имеет технологию Quick Charge в ряде устройств. OPPO и OnePlus предлагают разновидности технологии VOOC. У MediaTek есть Pump Express. И этот список можно продолжить. Но есть и USB Power Delivery — универсальный стандарт, позволяющий быстро заряжать ряд устройств, а не только смартфоны», — говорят сотрудники Android Authority.
Начать стоит с самых основ. Все устройства с разъёмом USB 2.0 могут выдавать максимум 500 мА при напряжении 5 В. Для USB 3.1 этот показатель увеличивается до 900 мА. USB Type-C может быть сконфигурирован в режимах быстрой зарядки на 1,5 или 3,0 А для большей мощности при подключении к другим гаджетам или зарядным устройствам с этим разъёмом. USB Power Delivery представляет собой отдельную спецификацию, работающую через порты и кабели типа USB 2.0 и USB 3.0, а это значит, что стандарт поддерживается не только разъёмом USB Type-C, но и другими типами USB.
Идеей USB Power Delivery является создание единого стандарта зарядки, который можно было бы использовать на всех USB-устройствах. Цель заключается в том, чтобы уменьшить количество отходов в будущем, устраняя необходимость использования «зарядников» с различными характеристиками для разных продуктов. На сегодняшний день существует версия USB Power Delivery 3.0, но она обратно совместима с 2.0.
Независимо от номера версии спецификация удовлетворяет гораздо более высокие номинальные значения мощности, чем это необходимо смартфонам, поскольку предназначена для питания жёстких дисков, принтеров, дисплеев и крупной портативной электроники, например, ноутбуков. Спецификация поддерживает мощность до 100 Вт, но большинство зарядных устройств для смартфонов рассчитаны на 10-18 Вт. Для работы на высокой мощности также требуются специальные USB-кабели, так как комплектные кабели рассчитаны на максимум 7,5 Вт.
USB Power Delivery 3.0 делится на четыре целевые энергетические категории: 7,5 Вт, более 15 Вт, более 27 Вт и более 45 Вт. Для каждой из них определён ряд конфигураций напряжения и тока. Источники питания, выдающие более 15 Вт, имеют напряжения 5 и 9 В, для 27 Вт этот показатель составляет 5, 9 и 15 В, а для 45 Вт и выше — 5, 9, 15 и 20 В. Максимальное напряжение питания в 100 Вт достигается при 20 В и до 5 А.
Если на двух устройствах не удаётся установить соответствующую категорию питания, то USB Power Delivery по умолчанию будет использовать параметр питания, поддерживаемый соответствующим протоколом USB, чтобы предотвратить повреждение.
Напомним, главной целью USB Power Delivery является создание единого стандарта быстрой зарядки, позволяющего использовать одни и те же аксессуары с любыми устройствами, без риска повредить технику.
USB Power Delivery уже используется повсеместно в качестве универсального стандарта зарядки смартфонов. В этой статье приводится необходимый минимум технической информации, который нужно знать всем, кто пользуется этим стандартом.
Возможность быстрой подзарядки – всегда очень кстати, когда заряд батареи вашего устройства подходит к концу. Однако при использовании зарядных устройств от сторонних производителей – при огромном разнообразии разъемов и стандартов зарядки (и проприетарных, и лицензируемых) – бывает сложно определить, на какую скорость зарядки можно рассчитывать. Поэтому все гаджеты обычно поставляются в комплекте с фирменными адаптерами, гарантирующими максимально быструю зарядку, но фирменный адаптер из комплекта устройства в нужный момент не всегда оказывается под рукой. Стандарт USB Power Delivery (USB PD) с новейшими спецификациями зарядки от USB Promoters Group призван решить эти проблемы.
USB Power Delivery – это общий универсальный стандарт быстрой зарядки, спецификации которого рассчитаны на любые устройства с USB. USB PD ведет свою историю с 2012 года – с того момента, как был представлен порт USB-C. Да, USB PD используется уже давно. Технология Power Delivery пришла на смену более старой технологии зарядки USB Battery Charging (USB BC), которая была разработана в целях повышения мощности зарядки относительно базовых спецификаций порта USB. Таким образом, USB Power Delivery – это уже третья версия технологии зарядки устройств через USB-порты, которая отличается большей гибкостью профиля мощности зарядки (за счет расширения диапазона опций напряжения), что позволяет обеспечить оптимальную скорость зарядки конкретного устройства.
Мы предлагаем вашему вниманию основные технические сведения о стандарте USB Power Delivery, которые нужно знать, чтобы пользоваться USB-зарядкой гаджетов более грамотно.
USB Power Delivery: краткий ликбез
Современные порты USB-C – это сами по себе сложные устройства, поддерживающие несколько уровней мощности зарядки. Нужный уровень мощности – это как раз то, что обеспечивают фирменные зарядные устройства, идущие в комплекте с гаджетами.
Во-первых, все порты USB поддерживают самый базовый (минимальный) уровень мощности зарядки – на напряжении 5 В током до 500 мА; более продвинутые современные порты поддерживают опцию 5 В, 900 мА. Эти уровни базируются на исходных спецификациях USB и обеспечивают зарядку – очень медленную для любого устройства, за исключением самых маломощных. Порты USB-C могут поддерживать зарядный ток 1.5 и 3 A на напряжении 5 В, обеспечивая мощность до 15 Вт – устройство будет заряжаться быстрее, но все равно довольно медленно по сравнению с той скоростью, которую предлагают другие стандарты быстрой зарядки.
Зарядка USB Power Delivery – намного мощнее: поддерживается мощность до 100 Вт, что позволяет заряжать самые требовательные устройства, включая ноутбуки. К тому же эта технология безопаснее, поскольку заряжаемое и заряжающее устройство взаимодействуют друг с другом через USB-кабель, который гарантирует оптимальную для данного гаджета мощность зарядки. Подтверждение установления связи между устройствами подразумевает также настройку напряжения зарядки на наиболее подходящий уровень – 5, 9, 15 или 20 В – что позволяет получить на выходе мощность в диапазоне от 0.5 до 100 Вт. Новый стандарт программируемой подачи питания USB Power Delivery Programmable Power Supply (USB PD PPS) позволяет, кроме того, регулировать в процессе зарядки сами уровни зарядного напряжения, обеспечивая максимально эффективную оптимизацию режима зарядки. Если два устройства отказываются устанавливать связь при подходящем уровне мощности, USB Power Delivery по умолчанию переходит к «ближайшей» опции режима зарядки, поддерживаемой релевантным USB-протоколом, например, USB-C 1.5 A.
В таблице ниже приведены спецификации (номинальное напряжение и максимальный ток) режимов USB-зарядки в порядке понижения уровня технологии
USB Power Delivery в настоящее время широко используется для быстрой зарядки смартфонов, ноутбуков и других гаджетов, в числе которых – мобильные телефоны Google Pixel, смартфоны Samsung Galaxy S и телефоны и ноутбуки Apple (iPhone и MacBook). Этот стандарт зарядки также поддерживает множество смартфонов других марок, часто – в дополнение к более быстрому проприетарному стандарту фирмы-производителя.
Сравнение версий USB Power Delivery
На текущий момент стандарт USB Power Delivery насчитывает три версии, которые рассчитаны на устройства, несколько отличающиеся по своим возможностям. Хотя современные версии стандарта обладают обратной совместимостью по отношению к старшим моделям, которые могут выступать и в качестве заряжаемых, и в качестве заряжающих устройств.
Технология первого поколения USB PD 1.0 по сравнению с современной версией выглядит уже немного примитивной. Она просто предлагает шесть фиксированных профилей мощности для различных категорий устройств. Поддерживаются следующие опции: 10 Вт (5 В, 2 A), 18 Вт (12 В, 1.5 A), 36 Вт (12 В, 3 A), 60 Вт (12 В, 5 A), 60 Вт (20 В, 3 A) и 100 Вт (20 В, 5 A). Это хорошо, но не позволяет точно подстроиться под ряд устройств, в числе которых – смартфоны с небольшой емкостью батареи, предпочитающие зарядку на меньшем напряжении.
В более современных версиях USB Power Delivery 2.0 и 3.0 вместо этих фиксированных профилей применяются более гибкие: опции напряжения зарядки остаются фиксированными, зато согласуемый с заряжаемым устройством зарядный ток может варьироваться в достаточно широких пределах. В результате мы получаем гораздо более гибкий стандарт, который лучше подходит для широкого диапазона устройств. Версия USB Power Delivery 3.0 также расширяет коммуникационный протокол, который теперь поддерживает такие фишки, как передача информации о батарее устройства-приемника зарядной мощности устройству-источнику, усиленная защита данных и возможность быстрой смены функциональных «ролей» приемника и источника зарядки (Fast Role Swapping).
| Мощность зарядки USB PD, Вт | Фиксированное напряжение зарядки, В | Согласуемый ток зарядки, А | Примеры устройств |
| От 0.5 до 15 | 5 | От 0.1 до 3.0 | Наушники, мелкие аксессуары с USB |
| От 15 до 27 | 9 | От 1.67 до 3.0 | Смартфоны, фото- и видеокамеры, дроны |
| От 27 до 45 | 15 | От 1.8 до 3.0 | Планшеты, компактные ноутбуки |
| От 45 до 100 | 20 | От 2.25 до 3.0 – через любой USB-кабель. От 3.0 до 5.0 – только через USB-кабель соответствующего номинала | Большие ноутбуки, дисплеи |
Большинство современных смартфонов поддерживает спецификации USB Power Delivery 2.0 и 3.0 (в том или ином виде). Типовая мощность зарядки смартфонов – 18 Вт, ноутбуков – 60 Вт. Некоторые смартфоны, использующие USB PD в качестве основной технологии быстрой зарядки, могут заряжаться немного быстрее (с большей мощностью).
Технология USB Power Delivery Programmable Power Supply
Несмотря на усовершенствование стандарта в версиях USB Power Delivery 2.0 и 3.0, они все-таки не полностью удовлетворяют требованиям к гибкости конфигураций зарядной мощности, которая обеспечивала бы еще более быструю зарядку устройств. Скорость зарядки батареи – это величина, чувствительная к значениям зарядного напряжения, что, в свою очередь, обусловлено наличием оптимума у зарядного тока, на который рассчитана данная батарея. Стандартный набор опций напряжения – 5, 9, 15 и 20 В – не всегда обеспечивает оптимальный режим для максимально быстрой зарядки.
Версия USB Power Delivery 3.0, вышедшая в 2018 году, включает в себя, помимо прочего, протокол программируемой подачи питания Programmable Power Supply (USB PD PPS). USB PD PPS обеспечивает намного более гибкие режимы зарядки – благодаря возможности настройки дискретных уровней зарядного напряжения с очень маленьким шагом (20 мВ). Это – в сочетании с двусторонней коммуникацией между заряжаемым и заряжающим устройствами и применением специальных алгоритмов управления зарядным напряжением – позволяет установить оптимальное согласованное динамическое зарядное напряжение, которое даже можно изменять в ходе зарядки. Поэтому USB PD PPS для быстрой зарядки подходит намного лучше, чем обычный протокол USB PD.
Протокол USB PD PPS, как более новая часть стандарта, в 2021 году поддерживается только небольшой группой гаджетов и зарядных устройств. Эта поддержка постепенно расширяется, особенно в сегменте зарядных устройств, но пока новейшие спецификации вводят пользователей в некоторое замешательство. Например, устройства серии Samsung Galaxy S21 могут заряжаться максимально быстро (в своем режиме полной мощности зарядки 25 Вт) только от зарядных устройств USB PD PPS. А во всех остальных случаях, когда используются обычные зарядные устройства USB PD, пользователям приходится довольствоваться менее быстрой зарядкой с мощностью 18 Вт.
Насколько быстро работает USB Power Delivery?
С учетом большой вариативности, с одной стороны, профилей мощности зарядки USB PD, а с другой – емкостей батарей заряжаемых устройств, назвать какую-то общую цифру, характеризующую скорость зарядки по данному стандарту, невозможно. Тем не менее, по статистике, телефоны с большой емкостью батареи, используя опцию USB Power Delivery 18 Вт, обычно полностью заряжаются чуть более чем за час. На зарядку больших ноутбуков, использующих опцию 60 Вт, в среднем уходит от одного до двух часов.
В отличие от ноутбуков, смартфоны предпочитают заряжаться не на самых высоких напряжениях. Как правило, быстрая зарядка батарей смартфонов осуществляется высоким током на напряжении 5 или 9 В. Например, технология зарядки OnePlus 65 Вт работает с напряжением 10 В и током 6.5 A, технология Huawei 40 Вт – с близкими значениями 10 В и 4 A. Оба эти примера представляют проприетарные технологии зарядки.
С точки зрения универсальной опции для быстрой зарядки USB PD PPS выглядит более перспективным. Samsung Galaxy S21 заряжается с мощностью 25 Вт, используя напряжение PPS 9.5 В. Кроме того, Samsung реализует более мощный режим зарядки USB PD PPS 45 Вт в серии Galaxy Note 10 Plus, то есть технически этот стандарт можно использовать для быстрой зарядки. Однако Samsung, по-видимому, пока не собирается продолжать внедрение столь мощной зарядки в своих устройствах, возможно, потому, что быстрая зарядка представляет собой слишком сильную нагрузку для типовой батареи телефона.
Хотя проприетарные технологии в части увеличения скорости зарядки идут еще дальше: для зарядки своих смартфонов Oppo уже предлагает мощность 100 Вт, Xiaomi – 120 Вт. В рамках текущих спецификаций USB PD и PPS вряд ли будут конкурировать с такими скоростями, однако здесь уже начинают играть роль соображения оптимального соотношения скорости зарядки и энергопотребления. Мощности 40 Вт вполне достаточно, чтобы смартфон зарядился очень быстро.
Удобство использования и экологичность
Хотя скорость зарядки – важная составляющая стандарта USB Power Delivery, и в особенности PPS, это не главная цель, с которой он разрабатывался. USB PD разрабатывался прежде всего как простой стандарт для зарядки самых разнообразных устройств с USB, который позволяет обойтись без проприетарных портов, коннекторов и вилок.
Во-первых, это существенно упрощает задачу в тех случаях, когда пользователю надо просто зарядить свой гаджет, воткнув его куда-нибудь. Еще один положительный момент – производителям гаджетов не нужно будет выпускать новое зарядное устройство для каждой новой модели. Выбрасывание старых зарядных устройств и кабелей уже представляет собой большую проблему, не только с точки зрения засорения окружающей среды, но и с точки зрения безвозвратной потери драгоценных металлов и других ограниченных ресурсов. Это серьезные основания для того, чтобы всем – и пользователям, и производителям мобильных устройств – перейти на унифицированную стандартную технологию зарядки гаджетов, примером которой может служить USB Power Delivery.
Фирменные смартфоны без традиционных адаптеров в комплекте на сегодняшний день могут выглядеть спорным решением. Поскольку не у всех пользователей есть совместимое зарядное устройство USB PD PPS. Но в перспективе мы, возможно, и не заметим отсутствия проприетарного зарядного устройства в комплекте нового гаджета, потому что все наши гаджеты будут быстро заряжаться от универсального зарядного устройства, которое будет у каждого пользователя. В любом случае – это интересно.
Когда энергия в аккумуляторе мобильного устройства стремительно заканчивается, быстрая зарядка становится настоящим подарком. Впрочем, разнообразие как проприетарных, так и лицензированных стандартов затрудняет определение того, какую именно скорость выйдет получить при использовании конкретных блока питания и кабеля. Конечно, можно ориентироваться только на комплектные аксессуары от производителя гаджета, но обойтись одной зарядкой сегодня — не самая простая задача. Выходом становится Power Delivery — актуальная официальная спецификация быстрой зарядки USB Promoters Group.
Power Delivery (PD) — универсальная спецификация, разработанная как общий стандарт быстрой зарядки, который можно использовать с любыми гаджетами с поддержкой USB-интерфейса. PD существует с 2012 года — примерно с того же момента, когда представили порт USB-C. Новый стандарт зарядки стал заменой для спецификации USB Battery Charging (USB BC), которая дополняла базовые параметры питания USB-порта. На данный момент пользователям и производителям доступна уже третья редакция Power Delivery, которая заточена для эффективной быстрой зарядки.
Что нужно знать про зарядку гаджетов через порты USB
Современные порты USB-С поддерживают несколько стандартных спецификаций зарядки. Более того, производители могут комплектовать их дополнительными проприетарными возможностями.
Для начала важно отметить, что абсолютно все USB-порты поддерживают базовый уровень зарядки от 5 В и 500 мА до 5 В и 900 мА. Да, скорость наполнения энергией в данном случае будет крайне медленной, но это нужно для работы с устаревшими девайсами, а также маломощными гаджетами. Порты USB-С базово можно «разогнать» до 5 В и 1,5 А и даже 15 В и 3 А. Это намного быстрее, но всё ещё достаточно медленно, если говорить про стандарты быстрой зарядки в целом.
Стандарт Power Delivery отличается куда большей скоростью — он может работать даже с мощностью 100 Вт, чего уже будет более чем достаточно и для самых требовательных гаджетов вроде ноутбуков. Важным нюансом работы с PD является безопасность — когда гаджеты используют данный стандарт, они согласовывают необходимую мощность через USB-кабель. Спецификация поддерживает варианты зарядки с напряжением 5 В, 9 В, 15 В и 20 В, чтобы обеспечить мощность от 0,5 до 100 Вт. Новый стандарт программируемого источника питания USB Power Supply (USB PD PPS) также поддерживает определение напряжения, что нужно для более оптимальной зарядки. Если блок питания и гаджет не могут согласовать необходимую скорость зарядки, используется базовая.
Сегодня Power Delivery используется для быстрой зарядки смартфонов, ноутбуков и других гаджетов. Google взял стандарт на вооружение для линейки Pixel, Samsung использует его для серии Galaxy S, а Apple — в iPhone и MacBook. Внушительное число других производителей добавляют работу с PD к своим проприетарным технологиям быстрой зарядки.
На данный момент есть три поколения стандарта Power Delivery
На данный момент стандарт Power Delivery находится уже в третьей редакции, которая характеризуется индивидуальным набором особенностей и возможностей. Впрочем, PD отличается обратной совместимостью, поэтому особенно переживать по поводу выбора не стоит.
Первая редакция Power Delivery была заметно более простой, чем современные. Она предлагала шесть фиксированных профилей питания для разных категорий гаджетов: 10 Вт (5 В, 2 А), 18 Вт (12 В, 1,5 А), 36 Вт (12 В, 3 А), 60 Вт (12 В, 5 А), 60 Вт (20 В, 3 А) и 100 Вт (20 В, 5 А). Такое разнообразие по мощности уже можно считать достаточным, но сегодня для огромного зоопарка из девайсов разных форматов требуется ещё большая гибкость.
Во второй и третьей редакциях Power Delivery от набора фиксированных профилей было решено отказаться. Конкретные значения по напряжению в них остаются, но сила тока может меняться в согласованном диапазоне. В итоге получается ещё более универсальный подход к зарядке абсолютно любых гаджетов. От второй третья редакция PD отличается контролем состояния аккумулятора, повышенной безопасностью и возможностью изменения напряжения по мере зарядки.
Подавляющее большинство современных устройств использует вторую и третью редакцию Power Delivery. Для смартфонов типичная мощность зарядки — 18 Вт, для ноутбуков — около 60 Вт. Впрочем, некоторые мобильные устройства всё же настроены на работу с большей скоростью — к примеру, VOOC Flash Charge уже поддерживает мощность свыше 100 Вт.
Как работает программируемый источник питания USB PD PPS
Вторая и третья редакции Power Delivery весьма технологичны, но всё ещё не в полной мере соответствуют требованиям гибкости для действительно быстрой зарядки. Её скорость крайне чувствительна к определённому напряжению, которое должно меняться по мере наполнения аккумулятора энергией. Варианты напряжения 5 В, 9 В, 15 В и 20 В из стандартной спецификации PD далеки от идеала для оптимальной быстрой зарядки.
Одной из особенностей третьей редакции Power Delivery, которую представили в 2018 году, стал программируемый источник питания USB PD PPS. Он отличается заметно большей гибкостью и предлагает шаг напряжения на уровне 20 мВ (0,02 В). Более того, в данном случае необходимое напряжение может быть не только согласовано, но и изменено прямо во время зарядки. Для быстрого наполнения устройства энергией это очень важно.
В первой половине 2021 года USB PD PPS — всё ещё диковинка. Его поддержка реализована всего в нескольких гаджетах и аксессуарах, и это создаёт трудности для потребителей. К примеру, для быстрой зарядки Samsung Galaxy S21 нужен блок питания именно с поддержкой USB PD PPS — только с ним смартфон сможет принимать 25 Вт. При использовании же традиционного стандарта Power Delivery гаджет сможет получить только 18 Вт.
Как быстро гаджеты заряжаются с помощью Power Delivery
Стандарт Power Delivery характеризуется внушительным спектром вариантов итоговой мощности. Более того, его поддерживает масса устройств, которые отличаются, в том числе, и по ёмкости аккумулятора. Поэтому дать чёткий ответ на вопрос подзаголовка достаточно сложно. Впрочем, обычно смартфоны используют мощность 18 Вт и полностью заряжаются примерно за час с лишним. Ноутбуки же с блоками питания на 60 Вт могут получить необходимый объём энергии приблизительно за час или два.
В отличие от ноутбуков, смартфоны, как правило, предпочитают более низкое напряжение (5 или 9 В) и высокую силу тока. К примеру, технология OnePlus даёт возможность разогнаться до 65 Вт при 10 В и 6,5 А, а 40 Вт от Huawei базируются на 10 В и 4 А. Это — проприетарные варианты. Тем не менее они показательны.
Ближайший вариант напряжения в PD — 9 В. При его использовании в рамках стандарта скорость зарядки теоретически может составлять 27 Вт. Но для работы со смартфонами Power Delivery обычно использует более низкую силу тока, которая не дотягивает до 3 А. Поэтому на выходе получается 18–20 Вт — это заметно меньше, чем у протоколов быстрой зарядки, разработанных отдельными производителями гаджетов.
Впрочем, у PD всё же есть перспективы в мире универсальных стандартов быстрой зарядки. При использовании PPS Samsung Galaxy S21 может заряжаться на скорости 25 Вт при напряжении 9,5 В. А в Galaxy Note 10 Plus компании удалось добиться быстрой зарядки с мощностью 45 Вт. Тем не менее нужно понимать, что реализацию настолько большой мощности в Samsung сочли слишком сложной с точки зрения работы аккумуляторов, поэтому кроме перспектив у Power Delivery также хватает и вопросов.
Power Delivery вряд ли будет конкурировать с проприетарными стандартами быстрой зарядки. В своих смартфонах OPPO тизерит поддержку 100 Вт, а Xiaomi уже реализовала 120 Вт. Без существенной переработки у PD нет шансов даже вместе с PPS. Впрочем, если объективно, сегодня даже 40 Вт уже более чем достаточно для действительно быстрой зарядки того же смартфона.
Кроме удобства Power Delivery играет на пользу и экологии
Конечно, высокая скорость зарядки является важной особенностью Power Delivery в целом и PPS в частности. Тем не менее куда важнее универсальность. PD был создан как единый стандарт для питания по USB широкого спектра гаджетов. Он нивелирует необходимость в проприетарных портах и особенных блоках питания.
Прежде всего, это крайне положительно сказывается на простоте подключения и зарядки. Но есть и вторая сторона медали — отсутствие необходимости оснащать каждое новое мобильное устройство отдельным блоком питания. Обилие старых кабелей и других аксессуаров для зарядки, которые остаются на свалках и не так просты в переработке, становится всё большей проблемой. Она также усугубляется ограниченностью драгоценных металлов и других элементов, которые используются на производстве. Power Delivery — это серьёзный ответ на сложный экологический вопрос.
Конечно, производители, которые убирают блоки питания из коробок своих устройств сегодня, пока не особенно радуют пользователей. Последние могут не обладать подходящими аксессуарами, поэтому должны приобретать их отдельно. Но в долгосрочной перспективе ситуация придёт в норму. Каждый из нас не будет заморачиваться, чем именно заряжать свои гаджеты, — по крайней мере, если Power Delivery станет единым решением, которое возьмут на вооружение абсолютно все.
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.
Читайте также: