В прошлом считалось, что 5 Вт - нормальная мощность для зарядки смартфонов. А модели с 10 Вт были рекламированы как быстрые. Но производители поняли, что можно улучшить эту область и стали соревноваться по мощности. Теперь даже дешевые модели (привет, iPhone!) обычно имеют мощность не менее 18 Вт. Эта гонка привела к тому, что зарядка на 67 Вт уже не впечатляет даже в среднем классе телефонов, а китайские флагманы часто предлагают 120 Вт. Есть модели, поддерживающие 150 и даже 240 Вт (например, Realme GT5 и GT Neo5), которые легко доступны на рынке. Однако возникает вопрос: "Такие мощные зарядные устройства безопасны? И для аккумулятора и для пользователя?"
Маркетологи часто говорят о защите аккумулятора своих смартфонов, но иногда это неясно. Разработчики упоминают много технологий защиты, например, Xiaomi 11i Hypercharge имеет 34 технологии, а Realme GT NEO 3T - 38 уровней защиты. Однако они не дают подробных списков этих функций.
В этой статье мы исследуем технологии защиты аккумулятора в современных смартфонах. Мы получили информацию из разных интернет-источников, так как производители не всегда предоставляют ее.
На аппаратном уровне - это уникальные компоненты и специализированные инженерные решения.
Защита аккумуляторов от перегрева и поломки - важные аспекты. Физико-технические решения играют важную роль. Нельзя просто заряжать старый смартфонный аккумулятор с большей мощностью.
Батарея с несколькими элементами
В новых смартфонах, которые поддерживают быструю зарядку, аккумулятор делится на две части. Эти части могут заряжаться одновременно. Такой способ позволяет увеличить скорость зарядки, так как использование большого тока для одного аккумулятора может быть опасным. Но если заряжать две параллельные ячейки одновременно с помощью меньших токов, то общая скорость зарядки все равно будет выше.
Для улучшения результатов этого подхода нужно использовать лучшую технологию. Она включает два преобразователя (зарядных насоса), чтобы контролировать напряжение и ток для каждой части.
Не только так можно быстро заряжаться. Новые смартфоны, как Xiaomi 13T Pro, имеют одноячеечную батарею и зарядку 120 Вт.
Особый преобразователь
Обычные зарядные устройства для смартфонов преобразуют напряжение до нужного уровня. Но для сверхбыстрых зарядных устройств это сложно. Например, при использовании 120-ваттной технологии для преобразования 20 вольт в 5 вольт, нужно пять стандартных преобразователей (потому что один не может снизить его в четыре раза). В результате выделяется много тепла.
Чтобы избежать этой проблемы, Xiaomi создала свой собственный чипсет (Surge P1). Этот чипсет отличается от стандартных преобразователей тем, что поддерживает различные режимы (1:1, 2:1 и 4:1) - и обратную зарядку тоже. Вместо пяти обычных преобразователей компания использует всего два чипа P1 в своих смартфонах, чтобы обеспечить эффективную сверхбыструю зарядку.
Повышение тока, а не напряжения
Компании BBK (Realme, OPPO, OnePlus и др.) используют другой способ быстрой зарядки. Они увеличивают ток, а не напряжение. Это помогает снизить тепловыделение. Высокое напряжение может вызвать увеличение сопротивления проводников и компонентов, что приведет к большему тепловыделению.
Например, технология Realme мощностью 240 Вт использует входное напряжение 20 В при 12 А. Затем оно преобразуется в 10 В при 24 А с помощью трех конвертеров.
Зарядка без преобразования напряжения
Другой подход BBK, который известен как "прямая зарядка", не использует преобразователь напряжения в смартфоне. Смартфон заряжается напряжением, которое ему нужно, без преобразования, что может вызвать нагревание.
Интересно, что в этом методе управление током и напряжением также находится в блоке питания.
Графеновая плёнка
Речь идет не о загадочной графеновой батарее, а о том, как использовать графен в обычных батареях. Графен покрывает батарею со всех сторон или хотя бы с одной. Это помогает сохранять тепло и уменьшает передачу тепла между батареей и другими частями.
Xiaomi 11T Pro - пример такого устройства.
Испарительная камера
Ошибочно полагать, что теплоотводящий элемент используется только для процессора. На самом деле он также применяется для контроля температуры при быстрой зарядке. Большинство мощных смартфонов с блоком питания 67 Вт и выше имеют испарительную камеру.
Этот защитный элемент сильно влияет на скорость зарядки, что приводит к улучшению технологии испарительной камеры (с дополнительным охлаждением процессора). Например, в 2022 году компания Xiaomi представила новую структуру для своей технологии Loop LiquidCool, которая значительно повысила эффективность рассеивания горячего воздуха.
Технология зарядки Realme мощностью 240 Вт включает в себя большую испарительную камеру с несколькими слоями графена общей площадью 6580 мм².
Аккумуляторы с несколькими разъемами
Обычные аккумуляторы имеют по одному выводу для анода и катода. Но у моделей с быстрой зарядкой обычно есть несколько выводов, чтобы ток шел по разным путям. Это делает расстояния, которые проходит ток, меньше, что ведет к уменьшению сопротивления.
Это также уменьшает риск перегрева батареи, потому что нагрузка равномерно распределяется между всеми контактами.
Огнеустойчивые компоненты
Данный компонент защищает от неожиданных ситуаций, уменьшая их последствия. Он обеспечивает защиту для смартфона и его владельца. Хотя он не гарантирует полную безопасность, но хотя бы снижает риск происшествий.
Программный уровень: инновационные концепции и предупредительные меры безопасности.
Это относится к технологиям, которые в основном управляются встроенным программным обеспечением. Не все они полностью программные (некоторым требуются дополнительные датчики или специфические элементы конструкции, которые нельзя применить к каждому устройству), их использование зависит от низкоуровневых настроек системы.
Питание смартфона в обход аккумулятора
Идея состоит в том, чтобы при зарядке смартфона питание напрямую поступало на его компоненты, а не через аккумулятор. Это особенно полезно при активном использовании смартфона во время зарядки, например, во время игр или работы с камерой. Зарядка сама по себе выделяет много тепла, а если процессор активно используется, то выделение тепла увеличивается в несколько раз.
Использование источника питания, который обходит батарею, дает несколько преимуществ. Во-первых, батарея не нагревается, так как не заряжается. Во-вторых, процессору не нужно работать в режиме перегрузки из-за перегрева. И в-третьих, срок службы батареи не сокращается из-за того, что она работает лишним звеном.
Этот подход используется уже давно. Один из первых его применил Sony Xperia 1 II. Многие другие производители также воспользовались этой технологией. Удивительно, но ее можно использовать как на уровне оборудования, так и программного обеспечения. Например, Samsung изначально добавила "родную" поддержку этой технологии только в серию Galaxy S23, но позже выпустила обновление для приложения Game Launcher, чтобы расширить возможности на более старых устройствах: Galaxy S22, Z Fold 2/3/4, A33 5G, A73 5G и планшеты Tab S8.
Двусторонний контроль питания
В разделе о безопасности устройств было сказано, что при зарядке смартфона нужно использовать адаптер с цепью питания и контролем. Итак, в процессе зарядки работают две системы контроля: в адаптере и в смартфоне. Они обмениваются данными для лучшего управления этим процессом.
Контроль температуры в режиме реального времени
Быстрая зарядка в смартфонах - технология со своими рисками. Поэтому, чтобы избежать проблем, устройства с этой функцией имеют дополнительные датчики. Они всегда следят за температурой и подстраивают потребление энергии соответствующим образом. В некоторых случаях питание может полностью отключиться.
Цель "датчиков безопасности" - предотвращение аварий и оптимизация быстрой зарядки. Обычно, когда аккумулятор приближается к 100%, скорость зарядки снижается. Но благодаря этим датчикам, аккумулятор можно более эффективно заряжать без потери мощности на протяжении длительного времени (поскольку зарядка тщательно контролируется). Компания Xiaomi называет эту технологию MI-FC.
Ограничение мощности зарядки
Для смартфонов с экранами 1440p стандартно используется разрешение 1080p, чтобы сохранить ресурсы для тех, кому не нужно более высокое разрешение. В 2021 году компания Xiaomi выпустила смартфон Redmi Note 11 Pro+, в котором также есть технология контроля зарядки. Она обеспечивает быструю зарядку при безопасной температуре аккумулятора, чтобы предотвратить перегрев.
Redmi Note 11 Pro+ имеет стандартный аккумулятор на 4500 мА⋅ч и 120-ваттный адаптер. Зарядка занимает всего 19 минут без перегрева батареи выше 38 °C. Однако, можно убрать это ограничение в настройках и зарядить за 15 минут. Разница незначительна, но стоит ли рисковать сокращением срока службы батареи?
В общем, все интересно, но не до конца понятно.
Цель статьи - объяснить значения фраз "34 технологии безопасности в Xiaomi 11i Hypercharge" и "38 уровней безопасности в Realme GT NEO 3T". Но статья справилась только частично.
Производители не всегда полностью раскрывают информацию о своих технологиях. Это может быть по нескольким причинам. Во-первых, маркетологи предпочитают выделять самые впечатляющие функции, чтобы привлечь покупателей. Во-вторых, перечисление всех технологий может сделать информацию слишком длинной. И, наконец, часть информации может быть сохранена как коммерческая тайна. Как мы видели из статьи, для быстрой зарядки нужны не только большая мощность и емкость устройства.
К счастью, есть сертификат TÜV Rheinland для быстрой зарядки - Safe Fast-Charge System. Чтобы его получить (многие смартфоны им обладают), устройство должно соответствовать международным и отраслевым стандартам безопасности или быть еще лучше. TÜV Rheinland проводит испытания, чтобы уменьшить риски быстрой зарядки, проверить заявленные характеристики производителя и выявить проблемы совместимости при замене оборудования. Вкратце, сертификация гарантирует подлинность заявлений производителя.
Но важно отметить, что сертификация пыле- и влагозащиты (IP) может не соответствовать действительности. Некоторые смартфоны могут не пройти тестирование из-за высокой стоимости, но по отзывам блогеров все равно оказываются водостойкими. Поэтому отсутствие сертификата TÜV Rheinland не должно вызывать больших подозрений.
