Быстрая зарядка Quick Charge 3.0: что это и как работает? | AndroidLime

Что такое quick charge 3.0?

Прошлой осенью американский производитель Qualcomm презентовал технологию Quick Charge 3.0, которая на данный момент поддерживается фирменными чипсетами Snapdragon 821, 820, 620, 618, 617 и 430. По сравнению с самым первым вариантом Quick Charge 1.0, скорость зарядки увеличилась на 40%, что в четыре раза быстрее, чем в обычном режиме.

9 мая 2022

Вконтакте

Энергия – это один самых ценных ресурсов в человеческой жизни. И когда мы начинаем испытывать ее дефицит, светлые умы нашей цивилизации пытаются изобрести очередную «чудо-технологию», способную снизить количество неудобств, связанных с этим дефицитом.

Все мы знаем, что максимально радикальные методы решения электроэнергетических проблем изобретены не были (да и вряд ли это произойдет в обозримом будущем), поэтому ведущие производители портативной электроники пошли другим путем: вместо того, чтобы обеспечить нас достаточно емкими и компактными носителями энергии они решили сделать процесс зарядки менее навязчивым и времязатратным.

Но бизнес есть бизнес, и, как это всегда бывает при необходимости стандартизации чего-либо, все корпорации начали гнуть свою линию, и не думая озаботиться вопросом обратной совместимости между различными видами быстрой зарядки. Чтобы немного упростить вам жизнь, сегодня я расскажу об основных типах скоростного восполнения заряда на мобильных устройствах, чем эти подходы отличаются и как влияют на аккумуляторы наших устройств.

Apple — usb power delivery

В последних поколениях iPhone, а именно в моделях 2022 и 2022 годов, наконец-то появилась быстрая зарядка, которую ждали в течение нескольких лет. В отличие от многих конкурентов, в Apple не стали мудрить ни с какими проприетарными технологиями и реализовали поддержку USB Power Delivery

Для быстрой зарядки iPhone вам понадобится две вещи: сам блок или повербанк с поддержкой USB Power Delivery и фирменный кабель USB-C — Lightning.

В спецификациях блока обязательно должно быть написано, что он поддерживает Power Delivery с мощностью 18 Вт или выше. Имейте это в виду, так как мне неоднократно попадались аксессуары с портом USB-C, которые поддерживали исключительно 5V/3A, то есть выдавали максимум 15 Вт. С таким источником питания быстрой зарядки вы точно не получите.

Кроме того, я настоятельно рекомендую использовать только фирменный кабель Apple USB-C — Lightning, и на это есть две причины. Во-первых, Apple пока не сертифицирует кабели сторонних производителей этого типа, во-вторых, мне пока не попадались сторонние кабели USB-C — Lightning, которые полностью раскрывают потенциал быстрой зарядки через USB PD.

А вот фирменный блок покупать не обязательно, как я уже отметил ранее, подойдет любой источник питания с поддержкой USB PD и мощностью от 18 Вт и выше.

Что нужно?

Источник питания: любой с поддержкой USB Power Delivery (USB PD) от 18 Вт.

Кабель: фирменный Apple USB-C — Lightning.

Доступность аксессуаров: высокая.

Huawei — fcp, scp 22.5 вт и scp 40 вт

Самая грустная ситуация возникает с быстрой зарядкой от Huawei, ведь компания чуть ли не каждый год предлагает пользователям новую и более совершенную технологию. За этой гонкой не успевают не только фанаты компании, но и производители сторонних аксессуаров. Более того, даже в одном поколении устройств Huawei умудряется использовать разные поколения своей зарядки.

Например, P30 Pro и Mate 20 Pro оснащены технологией SuperCharge (SCP) второго поколения, то есть поддерживают 40-ваттную зарядку, а их младшие братья P30 и Mate 20 оснащены SCP первого поколения и заряжаются на мощности 22,5 Вт. Самые младшие аппараты флагманских линеек с приставкой Lite имеют поддержку третьей технологии  — 18-ваттной Fast Charge (FCP), которая является аналогом QC 3.0, но несовместима с ней.

Что мы имеем на сегодняшний день?

FCP (18 Вт). В продаже есть довольно большое количество аксессуаров, которые поддерживают FCP (18 Вт), среди их характеристик нужно искать обозначения FCP или Huawei Fast Charge. Иногда производитель не указывает их, хотя девайс на самом деле FCP поддерживает, но лучше не рисковать и покупать только те, где заявлена поддержка этого протокола. Специальных кабелей не требуется, подойдет любой с пропусканием 2,4 А.

Источник питания: с поддержкой FCP.

Кабель: любой пропускающий силу тока 2.4 А.

Доступность аксессуаров: средняя.

SCP 1 gen (22.5 Вт). Аксессуаров с поддержкой этой технологии мало, однако найти их можно. Среди характеристик стоит искать обозначение SCP или Huawei SuperCharge, а также поддержку профилей 5В/4.5А и 4.5В/5А. Имейте в виду, что для SCP понадобится специальный кабель USB-A — USB-C, и лучше оригинальный, хотя в продаже попадаются и сторонние.

Источник питания: с поддержкой SCP 1 gen (5В/4.5А и 4.5В/5А).

Кабель: специальный, пропускающий силу тока 5 А.

Доступность аксессуаров: низкая.

SCP 2 gen (40 Вт). В продаже пока доступны только фирменные аксессуары компании, в том числе автозарядка и повербанк на 12 000 мАч. Возможно, в ближайшее время что-то и появится, но какого-то ощутимого выбора ждать точно не стоит.

Источник питания: с поддержкой SCP 2 gen (10В/4.5А).

Кабель: специальный пропускающий силу тока 5 А.

Доступность аксессуаров: только фирменные модели.

Huawei fast charge protocol (fcp)

FCP — собственная разработка компании Huawei, которая должна была конкурировать с Quick Charge 2.0, заряжая смартфоны напряжением 5 или 9 В с силой тока 2 А. Оборудованные ей телефоны, как правило, включали и поддержку QC 2.0, что позволяло использовать многочисленные зарядные устройства, совместимые с этой технологией.

Oneplus — dash charge

Этой китайской компании впору дать премию за самый скудный набор аксессуаров с поддержкой фирменной технологии беспроводной зарядки, здесь они умудрились обойти даже Huawei.

Qualcomm quick charge 1.0

Был обнародован компанией Qualcomm в 2022 году с чипсетами Snapdragon 600 (и, кстати, используется до сих пор в младших чипсетах, например Snapdragon 400). Здесь максимальный ток подняли до 2 А. Механизм определения зарядного устройства стал значительно умнее, поэтому шансов получить нужный ток заряда у устройств, использующих QC 1.0, стало больше.

Ссылки:

Qualcomm quick charge 2.0

Был анонсирован в 2022 году, но впервые использовался в устройствах на Snapdragon 800 начиная с 2022 года. Этот стандарт оказался долгожителем, пережив два поколения процессоров компании Qualcomm: Snapdragon 800 (801, 805) и Snapdragon 808, 810.

Принципиальное отличие QC 2.0 от всех ранее существовавших стандартов — использование различных комбинаций напряжения и силы тока из ряда 5, 9, 12 В и 2 и 1,67 А. Обрати внимание: если сила тока может варьироваться в процессе заряда, то напряжение может выбираться только из фиксированного списка значений 5, 9 или 12 В. К этому мы еще вернемся, когда будем рассматривать стандарт следующего поколения — QC 3.0.

Для чего вообще потребовалось поднимать напряжение, а не силу тока? Ключевой момент здесь — совместимость с огромным парком существующих аксессуаров, кабелей и зарядных устройств. Дело в том, что на момент выхода спецификации QC 2.0 все еще использовался физический формат разъемов USB-A на одном конце и microUSB на другом.

Их спецификация не подразумевает передачу тока, превышающего 2,4 А при напряжении 5 В. Как известно, тепловые потери в проводах растут пропорционально току и квадрату сопротивления. Повышение силы тока при неизменном напряжении 5 В могло привести к опасному нагреву в области разъемов, избыточным тепловым потерям в самом кабеле, перегреву и потенциальному выходу из строя зарядных портов — и непременно привело бы, если бы пользователь брал для зарядки не комплектный кабель или ЗУ с фиксированным проводом, а другой, случайный шнурок.

Впервые вместо ненадежного аналогового метода определения зарядного устройства был использован метод цифровой коммуникации (ведь обидно было бы сжечь контроллер заряда случайно попавшим на него напряжением в 12 В). В целом использование комбинации из планшета/телефона с QC 2.0 и соответствующего зарядного устройства давало неплохую гарантию, что зарядка пойдет именно по быстрому протоколу.

С таким резким скачком в мощности и скорости зарядки (здесь достижимы 18 Вт) возникла другая проблема: аккумуляторы при зарядке стали перегреваться, и химия батарейки начинала деградировать, что со временем приводило к снижению ее ресурса. Да, в стандарте были заложены «безопасные» значения температур, но максимальная скорость зарядки была в те годы таким значительным маркетинговым преимуществом, что о сроке жизни аккумуляторов (которые все чаще становились несъемными) производители предпочитали если даже и задумываться, то не говорить покупателям.

Ситуация стала еще хуже с выходом «горячего» поколения процессоров Snapdragon 808 и 810, одновременно с которыми в отдельных моделях появились разъемы USB-C. Поскольку Android склонен к выполнению отложенных задач (например, пакетному обновлению установленных приложений) именно при подключении зарядки, перегрев процессора совместно с перегревом аккумулятора приводили к печальным последствиям: процессоры в буквальном смысле отпаивались от материнских плат, а аккумуляторы выходили из строя быстрее, чем заканчивался гарантийный срок. Яркий пример — коллективный иск к компании LG (массовый выход из строя устройств LG G4, G Flex 2, Nexus 5X).

Еще одна проблема: массовое появление устройств с разъемами USB-C в 2022 году совпало по времени с выходом ряда устройств на чипсетах поколения Qualcomm 808/810. Новый стандарт фиксировал для производителей кабелей более жесткие требования к пропускаемому току.

Так, у кабеля с разъемами USB-C на обоих концах, если он сделан без нарушений спецификации, не должно быть проблем с передачей тока в 3 А. Но компьютеров и зарядных устройств, оборудованных разъемами USB-C, на рынке в тот момент в достаточном количестве просто не было, и подавляющее большинство производителей укомплектовывало смартфоны обычной USB-зарядкой с разъемом USB-A и кабелем со стандартным «большим» разъемом USB-A с одной стороны и USB-C — с другой.

При использовании подобных кабелей с медленной зарядкой проблем не возникало. Их использование с зарядками стандарта Quick Charge 2.0 также не вызывало никаких неприятностей — в конце концов, QC 2.0 создавался с оглядкой на совместимость. Проблемы — и проблемы серьезные — стали возникать тогда, когда на рынок вышел ряд моделей, использующих альтернативный стандарт быстрой зарядки, основанный на открытой спецификации USB-IF для USB Type-C 1.2.

Samsung advanced fast charging и motorola turbo power

Некоторые производители называли стандартные способы быстрой зарядки своими собственными маркетинговыми терминами. Вот, к примеру, Samsung. Samsung Advanced Fast Charging — торговая марка компании Samsung, которой обозначалась зарядка по стандарту Quick Charge 2.0.

Соответственно, полная совместимость с QC 2.0 — но и возможность для Samsung в любой момент сменить пластинку, не меняя названия технологии. Что, собственно, как-то проделала Motorola, переключившись в своей технологии быстрой зарядки Turbo Power с Quick Charge 2.

0 на новый стандарт USB PD (5 В / 3 А) без изменения названия. Путаница? Не то слово, но в случае с Motorola помогает, что зарядные устройства со «старым» Turbo Power были оборудованы несъемными кабелями с разъемом microUSB, а «новые», основанные на USB PD, идут с разъемом USB-C.

Usb battery charging revision 1.2 (bc1.2)

Этот стандарт был принят в далеком 2022 году и позволял ранним устройствам заряжаться от разъемов USB силой тока до 1,5 А при напряжении 5 В. Стандарт принят организацией USB-IF, поэтому его использование для производителей бесплатно. По современным меркам он весьма примитивен: тип зарядного устройства определяется по напряжению на контактах D и D-.

Ссылки:

Usb type-c 1.2

Спецификация USB Type-C 1.2, допускает передачу тока до 3 А при неизменном напряжении 5 В. В первом поколении смартфонов (Microsoft Lumia 950, 950XL, Google Nexus 5X, 6P), да и в большинстве современных, за редкими исключениями, используется именно эта спецификация, а не новый (более сложный, но обратно совместимый) стандарт USB Power Delivery.

Новый открытый стандарт быстрой зарядки прост и очевиден. Его реализация не требует от производителей больших усилий, использования проприетарных контроллеров заряда или каких-либо лицензионных отчислений (стандарт от USB-IF полностью бесплатен для производителей). Казалось бы, бери и пользуйся!

Без подводных камней не обошлось. Даже для такой относительно скромной мощности в 15 Вт требовались новые кабели и зарядные устройства, способные без проблем, потерь и перегрева выдерживать повышенный ток заряда. И тут оказалось, что если зарядные устройства, способные корректно и с полным соответствием спецификации USB-IF выдавать ток в 3 А, могут собрать многие производители, то безопасные шнурки, полностью соответствующие стандарту, — вещь почти мифическая, для среднего китайского производителя недостижимая. Проблема настолько необычная, возникшая буквально на ровном месте, что мы выделим ее в особый раздел.

Как работает быстрая зарядка?

В основе быстрой зарядки лежит применение более высокого напряжения. Однако при этом и сила тока, и напряжение должны быть совместимы как с мобильным, так и с зарядным устройством. В противном случае скорость останется прежней, но может появиться опасность перегрева. Подробнее вопрос использования неродных блоков питания мы рассматривали в отдельной статье.

Может ли быстрая зарядка повредить мой телефон?

Это не вопрос да или нет, так как есть вероятность, что это может произойти. Хотя это крайне маловероятно. Видите ли, для того, чтобы батарея заряжалась быстрее, на устройство нужно подавать больший ток с большей скоростью. Это приводит к нагреву устройства, что как мы все знаем не очень хорошо для общего состояния вашей батареи.

Тем не менее производители аккумуляторов приняли меры по обеспечению эффективности и безопасности. Что поможет предотвратить возможные повреждения во время быстрой зарядки телефона. Например, в некоторых телефонах функция быстрой зарядки включается только тогда, когда телефон заряжен ниже определенной отметки (скажем 70%), а когда он заряжается до установленных значений (скажем, выше 80%), зарядка замедляется, чтобы уменьшить выделение тепла.

Читайте: Как работает беспроводная зарядка?

Вот почему вы видите, что производители телефонов и чипсетов в рекламных кампаниях заявляют что их функция быстрой зарядки может достичь 50% за полчаса или 40% всего за 15% и т. д., Но общее время зарядки указывают уже только в характеристиках сколько времени потребуется, чтобы достичь 100%.

О технологии

Основной фактор, влияющий на скорость заряда аккумулятора, — ток, подающийся источником питания. Чем выше сила тока, тем быстрее зарядится ваш смартфон. Однако нельзя бесконечно и бездумно поднимать силу тока, так как это повлечет за собой необходимость адаптации и остальных компонентов смартфона, участвующих в зарядке. Кроме того, повышение тока будет увеличивать нагрев корпуса.

Поэтому в Qualcomm решили заряжать смартфоны не током, а более высоким напряжением. Для этого мощность повысили до 10 Вт, ток – до 2 А, а напряжение составило 5 В. Скорость зарядки при таком подходе повысилась на 40%. Во втором поколении Quick Charge научились использовать напряжение в 9 и 12 В, это позволило увеличить мощность до 36 Вт и еще немного повысить скорость зарядки.

Главное отличие Quick Charge 3.0 – в значительном снижении нагрева корпуса и зарядного устройства. Это достигается благодаря технологии Intelligent Negotiation for Optimum Voltage (INOV), она позволяет регулировать напряжение с шагом 200 мВ в диапазоне от 3.6 до 20 В.

Точечное изменение напряжения в зависимости от текущего заряда аккумулятора позволило не перегревать корпус, при этом время зарядки еще больше сократилось. Так, в Qualcomm обещают зарядить смартфон на 80% за 35 минут. И это полностью меняет привычки при использовании смартфона. Давайте поговорим об этом подробнее.

Обычный usb

USB допускает ток не более 500 мА при напряжении 5 В. Лишь много позднее, с выходом спецификации USB 3.0, максимальный ток был поднят до 900 мА. Обычным кнопочным телефонам, которые стали выходить не с собственными разъемами для заряда, а со штекерами mini-, а потом и microUSB, вполне хватало небольшой мощности.

Все изменилось с выходом смартфонов, емкость аккумуляторов которых в разы превышала относительно небольшую емкость батарей кнопочных телефонов. Даже небольшие по современным меркам аккумуляторы с емкостью 1500 мА ∙ ч уже хотелось заряжать быстрее, чем за 4–4,5 ч (время с учетом потерь при зарядке и естественного замедления скорости заряда после 80%).

Первые универсальные зарядники

Со временем производители зарядных устройств стали делать попытки как-то стандартизировать протоколы. К примеру, вот этот монстр-осьминог предлагал пять независимых выходов, один из которых мог успешно заряжать iPhone по стандарту Apple 1A, второй — iPad по стандарту Apple 2.1A, третий — планшеты Samsung, а два других — все остальные устройства, совместимые со спецификацией USB-IF.

Ужасно, правда? Мало того что зоопарк коннекторов, нам еще и предлагается выбирать «правильный» порт, в который его воткнуть.

Также существовали вот такие адаптеры.

Уверен, ты подобное не застал, но в нашей лаборатории экземпляр имеется. В первых поколениях адаптеров просто-напросто замыкались контакты Data, что давало совместимость только с USB-IF (и заодно — с Quick Charge 1.0); в последующих версиях использовался чип, который пытался определить, какое именно устройство подключено, и выполнял необходимые действия, чтобы подключенный телефон или планшет распознал «быструю» зарядку.

Наконец, примерно три года назад начали появляться зарядные устройства со встроенной логикой определения нагрузки. Разнообразные системы IQ, AIQ и им подобные выполняют единственную функцию: определить, какое устройство заряжается — Apple (1A, 2.1A), Samsung или соответствующее стандарту USB-IF, и сообщить устройству, что оно подключено именно к зарядному устройству, а не к компьютеру. Сегодня большинство более-менее качественных блоков питания от независимых производителей оборудовано подобной схемой.

Правда, бардак? А ведь мы еще даже не начали говорить о стандартах «быстрой» зарядки в их современном понимании. Поверь, дальше будет хуже!

Покупка

Но для чего покупать такое зарядное устройство, если оно, по идее, должно идти в комплекте со смартфоном? К сожалению, даже крупные производители часто экономят на этой мелочи и кладут в коробку обычный блок питания, хотя на упаковке красуется надпись Quick Charge 3.0.

И вот тут встает вопрос: какой же блок питания выбрать? С одной стороны, есть дорогие решения от крупных производителей за две тысячи и выше, а есть, наоборот, дешевые предложения от различных малоизвестных компаний. Переплачивать за бренд не хочется, но и доверить зарядку смартфона noname-компании тоже страшно.

Хорошей альтернативой обоим решениям является выбор известной китайской компании, давно работающей в России, но имеющей демократичные цены. Например, блоки питания с Quick Charge 3.0 производит компания Ainy, известная многим пользователям своими защитными стеклами на основе Asahi Glass.

Все аксессуары Ainy проходят проверку и отбраковку на складе в Шэньчжэне. Поэтому при относительно низкой цене (всего 800 рублей) их зарядные устройства обладают качеством крупных производителей.

Проблема с кабелями usb-c

В случае с проводами USB-A → miniUSB все было достаточно просто: провода, разъемы, изоляция. Да, можно было сэкономить на сечении проводников, и тогда устройства заряжались чуть медленнее (в особо тяжелых случаях — заметно медленнее), но большой катастрофы в любом случае не происходило.

Все изменилось с выходом стандарта USB Type-C и появлением кабелей с соответствующими штекерами. Более-менее сразу производители научились делать простейшие кабели, соответствующие спецификации USB 2.0, с разъемами USB-C на обоих концах кабеля.

Намного сложнее оказалось сделать кабели, оборудованные физическим разъемом USB Type-C и соответствующие спецификациям USB 3.0, и практически невозможным для независимых китайских производителей стал выпуск шнурков, корректно идентифицируемых с помощью микросхем электронного маркера (e-marker chip). Вот детальный разбор одного из таких кабелей (поверь, достаточно типичного).

Стандарты apple и samsung

Примерно в то же время Samsung и Apple параллельно разработали свои собственные схемы определения «правильных» зарядных устройств. Так, у Apple появились устройства класса Apple 1.0A (позднее к ним добавились Apple 2.1A), которые определяли наличие зарядного устройства соответствующей мощности собственным, несовместимым со спецификацией USB-IF способом. Похожая и несовместимая схема была и у Samsung.

Сценарии использования

Сейчас большинство смартфонов живут один рабочий день без зарядки при среднем использовании. Как только вы переходите в более интенсивный режим (игры, например, или активный веб-серфинг в LTE), это время прекрасно сокращается до половины дня. А дальше есть три возможных варианта.

В первом случае вы включаете режим энергосбережения и стараетесь не трогать смартфон до вечера, что, согласитесь, не очень удобно.

Второй вариант — использование внешнего аккумулятора. В этом случае надо либо оставить смартфон в покое на час-другой, либо смириться с тем, что из него будет торчать длинный провод, ведущий к внешнему аккумулятору. Побочным минусом этого решения становится необходимость носить с собой такой «пауэрбанк», который еще и весит, как сам смартфон.

Быстрая зарядка выступает отличной альтернативой двум вышеперечисленным сценариям. Найти на полчаса свободную зарядку не составит никакого труда, особенно если вы сидите в каком-нибудь кафе. Подключаем смартфон, выпиваем чашку кофе и получаем почти полностью заряженный аккумулятор, а дальше используем телефон в повседневном режиме.

Вывод

Таким образом, главной фишкой в Quick Charge 3.0 стала не столько скорость зарядки, сколько «умение» экономить энергию. Сейчас поддержкой быстрой зарядки оборудованы все флагманские смартфоны, выпускаемые на базе процессора Snapdragon 820/821, и некоторые устройства средней ценовой категории.

В начале 2022 года была представлена технология Quick Charge 4.0. Подробности можно почитать здесь.

Заключение

Если ваш смартфон поддерживает быструю зарядку Quick Charge 3.0, но в комплекте не было соответствующего блока питания, или же вы хотите иметь еще один зарядник для поездок, то имеет смысл присмотреться к зарядным устройствам от Ainy. Получить возможность за полчаса зарядить свой смартфон на 80% всего за 800 рублей — это отличное предложение.

Опубликовано – 24 ноября 2022 г.