Особеностите на стандартите за бързо зареждане: USB Power Delivery и Qualcomm Quick Charge
Нека за малко да си напомним какво беше преди 10 години: на пазара се продават първите iPhone, разнообразни комуникатори с Windows Mobile и първите Android смарт телефони. Тези устройства имат акумулаторни акумулатори с потенциал 1200-1500 mAh и зарядни с параметри 5 V и към 1 A, с които мобилните устройства се зареждат за час и половина-два. Тогава мобилните телефони устояха едно денонощие с едно зареждан и съвсем никой не се оплакваше от дългото време на зареждане.
Но с времето смарт телефоните станаха по-бързи, потенциалът на батериите се усили, а времето на самостоятелна работа стартира да пада. Налагаше се прекомерно постоянно да се стои до контакта, единствено да може телефонът да издържи до вечерта. Съвсем разумно, производителите потърсиха решение на този проблем: тогава нямаше по какъв начин да се усили още повече потенциала на батериите и трябваше да се измисли метод те да се зареждат по-бързо. Така породиха стандартите за бързо зареждане, на които в този момент ще се спрем.
USB Battery Charging Revision 1.2
Този стандарт бе признат от USB консорциума още през 2011 година и всеки производител може да го употребява изцяло гратис, стига неговото устройство да има USB порт. Но до момента в който общоприетият USB 3.0 дава до 900 mA ток при напрежение 5 V, този стандарт разрешава 1,5 А ток – т.е., един и половина пъти повече, с което времето за зареждане значително понижава.
Но този стандарт не се популяризира изключително доста. Най-често сходен мощен порт се слага единствено в топ-дъната и преносимите компютри, като той се отбелязва с червен цвят или иконка на гръмотевица.
Само че производителите на смарт телефони продължиха да слагат в комплектите 5V/1A зарядни и за потреблението на Battery Charging 1.2 се постанова закупуването на друго зарядно. Но този стандарт съществено понижи времето на зареждане без никаква щета за батериите и мобилните устройства.
Qualcomm Quick Charge 1.0-2.0
Това е най-известният стандарт за бързо зареждане, който Qualcomm анонсира през 2013 година. Версия 1.0 се поддържа единствено от SoC Snapdragon 600. Напрежението си остана общоприетите 5 V, само че токът бе повишен до 2 А. Тоест, с една трета повече от BC 1.2. Тази версия не стана известна и няма да се стопираме повече на нея.
QC 2.0 стана първият в действителност известен стандарт за бързо зареждане. Той се поддържа от чиповете Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 800, 801, 805, 808 и 810. Основната разлика от предходните стандарти е, че токът престана да пораства и е стеснен до 2 А, само че напрежението може да се повишава чак до 12 V.
Причината за това решение е много банална. Повечето USB-microUSB кабели от това време устоят ток не повече от 2 A, като в противоположен случай стартират да прегряват, което е рисково. Както знаем, топлинните загуби са пропорционални на силата на тока и съпротивлението на квадрат. Ето за какво Qualcomm потегли по различен път – компанията качи напрежението, а тока остави на равнище под 2 А. В последна сметка, оптималната мощ бе увеличена до 18 W (12 V и 1,67 A) против 10 W (5 V и 2 А) при предходната версия на QC.
Разбира се, за регулирането на напрежението се употребяват специфични контролери както в зарядното, по този начин и в смарт телефона. те обменят данни посредством D+/D- пиновете на USB врата и смарт телефонът независимо сортира нужните напрежение и мощ на тока. Ако зарядното не поддържа QC – т.е., не реагира на сигналите на D+/D-, то зареждането става посредством елементарните 5V/1A.
Уви, с излизането на QC 2.0 породиха първите проблеми. При погрешно подаване на по-голяма мощ, батериите започнаха да се нагряват, което редуцира времето на тяхната работа. Разбира се, стандартът указва безвредния диапазон на температурите, при превишаването на който зарядното автоматизирано се изключва. Но производителите постоянно си затварят очите за това, с цел да могат маркетолозите да радват хората с фрази от рода на „80% единствено за един час…“.
Ситуацията се утежни с излизането на горещия Snapdragon 810. При включването на зарядното, фоновите процеси се усилват – да вземем за пример, стартират обновяванията и други сходни. Процесорът стартира да грее, греят и батериите и потребителите започнаха да се оплакват от развалени дънни платки в смарт телефоните. Най-много недоволства бяха регистрирани от притежателите на LG G4, Nexus 5x и Flex. Компанията LG посъветва потребителите да употребяват бързото зареждане единствено при нужда, а през нощта да се употребява постепенно зареждане. Но потребителите по никакъв начин не харесаха тази рекомендация и подадоха групов правосъден иск против LG.
Самата Qualcomm не оповестява времето на зареждане – тя единствено споделя, че в този момент процесът в със 75% по-бърз спрямо QC 1.0. Независимите проби демонстрират, че смарт телефон с 3000 mAh батерия благодарение на QC 2.0, зареждането е с към 50% по-бързо и лишава към 40 минути.
USB Power Delivery
През 2015 година всеобщо започнаха да се появяват устройства с USB-С порт. Протоколът на USB-С включва спецификациите на редица други протоколи, проблеми с поддръжката на USB 2.0 или 3.0 нямаше и производителите започнаха да употребяват новия порт.
Но по-късно стана забавно: USB консорциумът сътвори стандарта Type-C 1.2, в който се поддържа 3 А ток при напрежение 5 V. Смартфоните Lumia 950 и 950XL са с този вид бързо зареждане. На пръв взор всичко е чудесно и не би трябвало да има никакви проблеми с QC. Уви, не – кабелите за това бързо зареждане имат вграден специфичен чип, който може да работи единствено с 5V. Но QC 2.0 да си напомним, може да качва напрежението до 12 V. И защото в QC няма никаква инспекция за съществуването на този чип в кабела, това може да се окаже съдбовно както за кабела, по този начин и за смарт телефона.
Разбира се, Гугъл нямаше по какъв начин да не реагира и публично предложи на производителите на смарт телефони да се откажат да употребяват USB-С дружно с QC 2.0. Но както се и очакваше, доста производители (например OnePlus) увериха потребителите, че с техните кабели няма никакви проблеми. А в случай че сте употребявали кабели на различен производител, това си е ваш проблем.
След това стана още по-интересно. За да не се объркват кабелите, които могат да пропущат 3 А, 1.5 А и 1 А, консорциумът USB реши в тях да се вграждат резистори от 10, 22 и 56 килоома надлежно. Но китайците започнаха да слагат в своите евтини кабели резистори единствено от 10 килоома. Естествено, по този метод устройствата с поддръжката на USB-C 1.2 смятат, че могат да получат 3 А ток и ги желаят от зарядното. В този случай, зарядното ще подаде колкото може ток, само че надали той ще бъде 3 А. Напълно е допустимо зарядното да изгори и да повреди смарт телефона.
Тази обстановка се промени през 2015 година. когато USB консорциумът утвърди спецификациите на Power Delivery 3.0, стандарта, който най-вероятно ще стартират да употребяват всички. Новият стандарт дава опция за смяна на напрежението от 5 до 20 V и на тока от 1,8 до 5 А. Виждаме, че оптималната мощ може да нарасне до цели 100 W – тази мощ е задоволителна за зареждането на преносим компютър и някои модерни устройства (Xiaomi Notebook и Apple MacBook) към този момент го употребяват. При това, конекторът може да бъде всевъзможен – USB-C, microUSB и даже USB-А. И още, подаването на силата може да става в двете направления – т.е., със смарт телефона може да се зареди различен смарт телефон. Налице е и противоположна съгласуемост с USB-C 1.2 и е допустимо зареждането от зарядно с Power Delivery стандарта (Lumia 950).
Всички вероятни комбинации са показани в таблицата по-долу:
Qualcomm Quick Charge 3.0-4.0
Естествено, Qualcomm доста добре схваща, че казусът с прегряването на кабелите би трябвало да бъде решен и през 2016 година с излизането на Snapdragon 820/821, бе показана технологията QC 3.0. Компанията престана да усилва мощността на зареждането – тя си остана в рамките на 18 W. Но настройката на напрежението стана доста гъвкава. Докато във версия 2.0 напреженията бяха твърдо заложени на 4, 9 и 12 V, в новата спецификация напрежението може да се трансформира със стъпка 0,2 V в диапазона от 3,6 до 20 V. Освен това, производителите на смарт телефони могат да лимитират зарядното напрежение, да вземем за пример на равнище от 12 V. Като се има поради, че новите Snapdragon (технологията се поддържа от 821, 820, 620, 618, 617 и 430) са доста по-хладни от неудачния 810, може да се каже, че казусът с прегряването бе решен.
Но, уви, казусът с USB-C врата си остана и потреблението на ексцентрични или други кабели за бързо зареждане посредством този порт към момента бе рисковано. Що се отнася до скоростта на зареждане Qualcomm съобщи, че смарт телефоните с QC 3.0 се зареждат до 70% единствено за половин час:
Стандартът QC 4.0 бе показан през 2016 година и реши редица проблеми. Първо, към този момент могат да се употребяват всевъзможни USB-C кабели. Разбира се, от типа на кабела ще зависи скоростта на зареждане, само че при всички случаи зареждането ще става по-бързо, в сравнение с със общоприетите 5V/1A. Втората специфичност е цялостната съгласуемост с Power Delivery, тъй като първоначално, зарядното запитва мобилното устройство, към което е включено, дали поддържа PD и в случай че не – се избира QC режима.
Спецификациите на QC 4.0 са сходни на 3.0 – до 18 W при ток до 2 А и напрежение до 12 V. Но в режима на поддръжка на PD стандарта, мощността се качва до 27 W. Този стандарт се поддържа от чиповете Snapdragon 630, 636, 835. Qualcomm обръща внимание, че новата технология разрешава единствено за 5 минути да се зареди смарт телефон с 2750 mAh батерия с сила задоволителна за 5 часа потребление. А за 15 минути батерията се зарежда от 0 до 50%.
Стандартът QC 4+, показана през 2017 година, не се разграничава изключително доста от 4.0. Използваната технология Dual Charge разделя тока на два потока, което понижава температурата с 3 градуса по Целзий и усилва скоростта на зареждане с 15%. Поддържа се от процесорите Snapdragon 660, 670, 710, и 845.
Таблицата по-долу демонстрира всички версии на QC:
Обратната съгласуемост
Всички версии на QC още от 2.0, са назад съвместими. Тоест, в случай че смарт телефонът има по-нова версия на QC от поддържаната от зарядното, то ще се употребява протокола на зарядното, само че с енергийната успеваемост на версията на телефона. А в случай че се включи смарт телефон с по-стара версия на QC към зарядно с по-нова, то ще се употребява QC версията на мобилното устройство.
Съвместимостта на Power Delivery с Quick Charge 2.0 и 3.0
Официално сходна съгласуемост няма. Но на процедура са вероятни разнообразни разновидности. Така да вземем за пример, има смарт телефони (Nexus 5x и 6p), които поддържат както PD, по този начин и QC, които и в двата разновидността се зареждат бързо. Другият вид е, когато телефонът и зарядното не могат да се схванат и в този случай стартира да се употребява остарялото общоприетоо 5V/1A постепенно зареждане. А може и да не стартира никакво зареждане. Най-лошият вид е към устройство без поддръжката на PD да се включи USB-C 1.2 зарядно, което заради на ниска цена кабел с 10 килиоомово противодействие да се подадат 5V/3A. Тук обстановката е непредсказуема – смарт телефонът може да изгори, а може и въобще да престане да се зарежда. Ето за какво, в случай че вашият смарт телефон поддържа QC 2.0 или 3.0, доста деликатно подбирайте кабела и зарядното устройство.
През идващите няколко дни ще се спрем върху технологиите на бързо зареждане на Apple, Huawei, Mediatek и някои други.
Но с времето смарт телефоните станаха по-бързи, потенциалът на батериите се усили, а времето на самостоятелна работа стартира да пада. Налагаше се прекомерно постоянно да се стои до контакта, единствено да може телефонът да издържи до вечерта. Съвсем разумно, производителите потърсиха решение на този проблем: тогава нямаше по какъв начин да се усили още повече потенциала на батериите и трябваше да се измисли метод те да се зареждат по-бързо. Така породиха стандартите за бързо зареждане, на които в този момент ще се спрем.
USB Battery Charging Revision 1.2
Този стандарт бе признат от USB консорциума още през 2011 година и всеки производител може да го употребява изцяло гратис, стига неговото устройство да има USB порт. Но до момента в който общоприетият USB 3.0 дава до 900 mA ток при напрежение 5 V, този стандарт разрешава 1,5 А ток – т.е., един и половина пъти повече, с което времето за зареждане значително понижава.
Но този стандарт не се популяризира изключително доста. Най-често сходен мощен порт се слага единствено в топ-дъната и преносимите компютри, като той се отбелязва с червен цвят или иконка на гръмотевица.
Само че производителите на смарт телефони продължиха да слагат в комплектите 5V/1A зарядни и за потреблението на Battery Charging 1.2 се постанова закупуването на друго зарядно. Но този стандарт съществено понижи времето на зареждане без никаква щета за батериите и мобилните устройства.
Qualcomm Quick Charge 1.0-2.0
Това е най-известният стандарт за бързо зареждане, който Qualcomm анонсира през 2013 година. Версия 1.0 се поддържа единствено от SoC Snapdragon 600. Напрежението си остана общоприетите 5 V, само че токът бе повишен до 2 А. Тоест, с една трета повече от BC 1.2. Тази версия не стана известна и няма да се стопираме повече на нея.
QC 2.0 стана първият в действителност известен стандарт за бързо зареждане. Той се поддържа от чиповете Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 800, 801, 805, 808 и 810. Основната разлика от предходните стандарти е, че токът престана да пораства и е стеснен до 2 А, само че напрежението може да се повишава чак до 12 V.
Причината за това решение е много банална. Повечето USB-microUSB кабели от това време устоят ток не повече от 2 A, като в противоположен случай стартират да прегряват, което е рисково. Както знаем, топлинните загуби са пропорционални на силата на тока и съпротивлението на квадрат. Ето за какво Qualcomm потегли по различен път – компанията качи напрежението, а тока остави на равнище под 2 А. В последна сметка, оптималната мощ бе увеличена до 18 W (12 V и 1,67 A) против 10 W (5 V и 2 А) при предходната версия на QC.
Разбира се, за регулирането на напрежението се употребяват специфични контролери както в зарядното, по този начин и в смарт телефона. те обменят данни посредством D+/D- пиновете на USB врата и смарт телефонът независимо сортира нужните напрежение и мощ на тока. Ако зарядното не поддържа QC – т.е., не реагира на сигналите на D+/D-, то зареждането става посредством елементарните 5V/1A.
Уви, с излизането на QC 2.0 породиха първите проблеми. При погрешно подаване на по-голяма мощ, батериите започнаха да се нагряват, което редуцира времето на тяхната работа. Разбира се, стандартът указва безвредния диапазон на температурите, при превишаването на който зарядното автоматизирано се изключва. Но производителите постоянно си затварят очите за това, с цел да могат маркетолозите да радват хората с фрази от рода на „80% единствено за един час…“.
Ситуацията се утежни с излизането на горещия Snapdragon 810. При включването на зарядното, фоновите процеси се усилват – да вземем за пример, стартират обновяванията и други сходни. Процесорът стартира да грее, греят и батериите и потребителите започнаха да се оплакват от развалени дънни платки в смарт телефоните. Най-много недоволства бяха регистрирани от притежателите на LG G4, Nexus 5x и Flex. Компанията LG посъветва потребителите да употребяват бързото зареждане единствено при нужда, а през нощта да се употребява постепенно зареждане. Но потребителите по никакъв начин не харесаха тази рекомендация и подадоха групов правосъден иск против LG.
Самата Qualcomm не оповестява времето на зареждане – тя единствено споделя, че в този момент процесът в със 75% по-бърз спрямо QC 1.0. Независимите проби демонстрират, че смарт телефон с 3000 mAh батерия благодарение на QC 2.0, зареждането е с към 50% по-бързо и лишава към 40 минути.
USB Power Delivery
През 2015 година всеобщо започнаха да се появяват устройства с USB-С порт. Протоколът на USB-С включва спецификациите на редица други протоколи, проблеми с поддръжката на USB 2.0 или 3.0 нямаше и производителите започнаха да употребяват новия порт.
Но по-късно стана забавно: USB консорциумът сътвори стандарта Type-C 1.2, в който се поддържа 3 А ток при напрежение 5 V. Смартфоните Lumia 950 и 950XL са с този вид бързо зареждане. На пръв взор всичко е чудесно и не би трябвало да има никакви проблеми с QC. Уви, не – кабелите за това бързо зареждане имат вграден специфичен чип, който може да работи единствено с 5V. Но QC 2.0 да си напомним, може да качва напрежението до 12 V. И защото в QC няма никаква инспекция за съществуването на този чип в кабела, това може да се окаже съдбовно както за кабела, по този начин и за смарт телефона.
Разбира се, Гугъл нямаше по какъв начин да не реагира и публично предложи на производителите на смарт телефони да се откажат да употребяват USB-С дружно с QC 2.0. Но както се и очакваше, доста производители (например OnePlus) увериха потребителите, че с техните кабели няма никакви проблеми. А в случай че сте употребявали кабели на различен производител, това си е ваш проблем.
След това стана още по-интересно. За да не се объркват кабелите, които могат да пропущат 3 А, 1.5 А и 1 А, консорциумът USB реши в тях да се вграждат резистори от 10, 22 и 56 килоома надлежно. Но китайците започнаха да слагат в своите евтини кабели резистори единствено от 10 килоома. Естествено, по този метод устройствата с поддръжката на USB-C 1.2 смятат, че могат да получат 3 А ток и ги желаят от зарядното. В този случай, зарядното ще подаде колкото може ток, само че надали той ще бъде 3 А. Напълно е допустимо зарядното да изгори и да повреди смарт телефона.
Тази обстановка се промени през 2015 година. когато USB консорциумът утвърди спецификациите на Power Delivery 3.0, стандарта, който най-вероятно ще стартират да употребяват всички. Новият стандарт дава опция за смяна на напрежението от 5 до 20 V и на тока от 1,8 до 5 А. Виждаме, че оптималната мощ може да нарасне до цели 100 W – тази мощ е задоволителна за зареждането на преносим компютър и някои модерни устройства (Xiaomi Notebook и Apple MacBook) към този момент го употребяват. При това, конекторът може да бъде всевъзможен – USB-C, microUSB и даже USB-А. И още, подаването на силата може да става в двете направления – т.е., със смарт телефона може да се зареди различен смарт телефон. Налице е и противоположна съгласуемост с USB-C 1.2 и е допустимо зареждането от зарядно с Power Delivery стандарта (Lumia 950).
Всички вероятни комбинации са показани в таблицата по-долу:
Qualcomm Quick Charge 3.0-4.0 Естествено, Qualcomm доста добре схваща, че казусът с прегряването на кабелите би трябвало да бъде решен и през 2016 година с излизането на Snapdragon 820/821, бе показана технологията QC 3.0. Компанията престана да усилва мощността на зареждането – тя си остана в рамките на 18 W. Но настройката на напрежението стана доста гъвкава. Докато във версия 2.0 напреженията бяха твърдо заложени на 4, 9 и 12 V, в новата спецификация напрежението може да се трансформира със стъпка 0,2 V в диапазона от 3,6 до 20 V. Освен това, производителите на смарт телефони могат да лимитират зарядното напрежение, да вземем за пример на равнище от 12 V. Като се има поради, че новите Snapdragon (технологията се поддържа от 821, 820, 620, 618, 617 и 430) са доста по-хладни от неудачния 810, може да се каже, че казусът с прегряването бе решен.
Но, уви, казусът с USB-C врата си остана и потреблението на ексцентрични или други кабели за бързо зареждане посредством този порт към момента бе рисковано. Що се отнася до скоростта на зареждане Qualcomm съобщи, че смарт телефоните с QC 3.0 се зареждат до 70% единствено за половин час:
Стандартът QC 4.0 бе показан през 2016 година и реши редица проблеми. Първо, към този момент могат да се употребяват всевъзможни USB-C кабели. Разбира се, от типа на кабела ще зависи скоростта на зареждане, само че при всички случаи зареждането ще става по-бързо, в сравнение с със общоприетите 5V/1A. Втората специфичност е цялостната съгласуемост с Power Delivery, тъй като първоначално, зарядното запитва мобилното устройство, към което е включено, дали поддържа PD и в случай че не – се избира QC режима.
Спецификациите на QC 4.0 са сходни на 3.0 – до 18 W при ток до 2 А и напрежение до 12 V. Но в режима на поддръжка на PD стандарта, мощността се качва до 27 W. Този стандарт се поддържа от чиповете Snapdragon 630, 636, 835. Qualcomm обръща внимание, че новата технология разрешава единствено за 5 минути да се зареди смарт телефон с 2750 mAh батерия с сила задоволителна за 5 часа потребление. А за 15 минути батерията се зарежда от 0 до 50%.
Стандартът QC 4+, показана през 2017 година, не се разграничава изключително доста от 4.0. Използваната технология Dual Charge разделя тока на два потока, което понижава температурата с 3 градуса по Целзий и усилва скоростта на зареждане с 15%. Поддържа се от процесорите Snapdragon 660, 670, 710, и 845.
Таблицата по-долу демонстрира всички версии на QC:
Обратната съгласуемост Всички версии на QC още от 2.0, са назад съвместими. Тоест, в случай че смарт телефонът има по-нова версия на QC от поддържаната от зарядното, то ще се употребява протокола на зарядното, само че с енергийната успеваемост на версията на телефона. А в случай че се включи смарт телефон с по-стара версия на QC към зарядно с по-нова, то ще се употребява QC версията на мобилното устройство.
Съвместимостта на Power Delivery с Quick Charge 2.0 и 3.0
Официално сходна съгласуемост няма. Но на процедура са вероятни разнообразни разновидности. Така да вземем за пример, има смарт телефони (Nexus 5x и 6p), които поддържат както PD, по този начин и QC, които и в двата разновидността се зареждат бързо. Другият вид е, когато телефонът и зарядното не могат да се схванат и в този случай стартира да се употребява остарялото общоприетоо 5V/1A постепенно зареждане. А може и да не стартира никакво зареждане. Най-лошият вид е към устройство без поддръжката на PD да се включи USB-C 1.2 зарядно, което заради на ниска цена кабел с 10 килиоомово противодействие да се подадат 5V/3A. Тук обстановката е непредсказуема – смарт телефонът може да изгори, а може и въобще да престане да се зарежда. Ето за какво, в случай че вашият смарт телефон поддържа QC 2.0 или 3.0, доста деликатно подбирайте кабела и зарядното устройство.
През идващите няколко дни ще се спрем върху технологиите на бързо зареждане на Apple, Huawei, Mediatek и някои други.
Източник: kaldata.com
КОМЕНТАРИ