Почему телефон перестает заряжаться во время использования? Что такое PPS и в чем суть этой технологии? Попросили инженера AGNI объяснить простыми словами.
Что такое PPS и чем он отличается от обычной зарядки
PPS (Programmable Power Supply, или программируемый источник питания) — это относительно новая технология зарядки, которая появилась в стандарте Power Delivery с версии 3.1.
В отличие от других стандартов, технология PPS не предусматривает фиксированных напряжений (например, 5 В, 9 В, 12 В, 20 В). Вместо этого она позволяет заряднику и заряжаемому устройству общаться между собой и договариваться о том, какое именно напряжение и какой ток подаст зарядник.
Причем договариваться очень точно — с шагом по напряжению в 20 мВ и в 50 мА по току. Ограничения по напряжению, максимальному току и мощности остались теми же (максимум — 21 В, 3 А, 63 Вт).
Звучит сложно, поэтому не сразу ясно, зачем вообще понадобилась отдельная технология. В различных статьях в интернете пишут общие слова про «меньший нагрев аккумулятора», никак это не расшифровывая, что не добавляет ясности.
На самом деле технология PPS делает очень интересную вещь: по сути, она выносит примерно половину схемы заряда аккумулятора из гаджета в зарядник. Почему это важно и полезно? Ведь в гаджете всё равно приходится ставить полную схему заряда аккумулятора на случай, если зарядник не поддерживает эту технологию.
Почему это важно
Как правило, в гаджетах стоят литиевые аккумуляторы, которые заряжаются напряжением в 3,2–4,4 В. Причем во время заряда это напряжение постоянно меняется. Этих аккумуляторов может быть включено последовательно два, три или больше. Но всё равно, как ни включай, получить напряжение из приведенного выше стандартного ряда 5/9/12/20 В не получится. А это означает, что нужно ставить преобразователь напряжения, который из входящего напряжения сделает именно то, какое нам нужно сейчас.
Такие преобразователи бывают очень компактными и высокоэффективными, но всё равно их КПД находится в районе 90–93%. Это означает, что порядка 7–10% поступающей энергии не идет в аккумулятор, а выделяется в виде тепла. Плюс на самом аккумуляторе тоже выделяется тепло в процессе заряда.
Условно говоря, если вы пытаетесь заливать в гаджет 100 Вт мощности — 10 Вт из них уйдет в нагрев. А 10 Вт для небольшого устройства — это очень много. Даже 2,5 Вт для 25-ваттной зарядки смартфона — это тоже много. И всё это тепло в конечном итоге греет аккумулятор. Это для аккумулятора и вредно (сокращается его ресурс), и опасно (если очень сильно перегреть аккумулятор, может произойти пожар).
Схема заряда тут же снижает зарядный ток, чтобы аккумулятор гаджета не перегревался. Получается довольно специфическая ситуация: зарядник может отдать условные 100 Вт, телефон может принять условные 25 Вт, и в самом начале зарядки телефон пишет, что зарядится меньше чем за час. Но реально телефон через некоторое время снижает мощность зарядки до 10–15 Вт, чтобы не повредить аккумулятор, и зарядка идет почти два часа.
Как PPS помогает снизить тепловую нагрузку
В то же время существуют схемы, позволяющие очень эффективно (с КПД до 99%!) понизить напряжение ровно в два раза (так называемые схемы на переключаемых конденсаторах). А потом, если надо, еще в два раза. Надо только договориться с зарядником, чтобы он выдавал напряжение ровно в два или четыре раза выше, чем нужно аккумулятору. Ну или чуть выше, с учетом потерь на зарядном проводе, а уже внутри телефона оно поделится как надо, без лишнего тепловыделения.
И вот тут и проявляется во всей красоте возможность PPS регулировать точно выходное напряжение. В результате аккумулятор гаджета заметно меньше греется, заряжается на всей доступной мощности и при этом меньше деградирует.
Минусы: всё то тепло, которое не выделилось на гаджете, в таком режиме будет выделяться на заряднике — физику не обмануть. И уже перегревающийся зарядник будет сбрасывать мощность, чтобы не перегреться. Но благодаря применению GaN-транзисторов эту проблему тоже удается решить.
GaN (нитрид галлия) — материал, который всё чаще используют в силовой электронике вместо кремния. Благодаря ему адаптеры получаются компактнее и не так сильно греются даже при высокой нагрузке.
Какие устройства уже поддерживают PPS
В линейке AGNI есть устройства с GaN-транзисторами и поддержкой PPS. Для повседневной зарядки подойдет компактная зарядная станция: к ней можно подключить ноутбук, смартфон, наушники и другие гаджеты, а телефон с поддержкой беспроводной зарядки положить сверху.
Для рабочего места или дома есть сетевые фильтры башенного типа. Более компактный вариант на 5 розеток подойдет, если нужно подключить несколько устройств и не занимать место отдельными адаптерами. Модель на 12 розеток рассчитана уже на большое количество техники.