Content

• Es van explicar normes de càrrega ràpida
• Lliurament d'energia USB
• Càrrega ràpida Qualcomm
• Altres normes
• Com carregar ràpidament una bateria d’ions de liti
• Càrrega ràpida a alta tensió?
• Per què utilitzar tensions més altes?
• Embolicar
• Relacionat

La càrrega ràpida és una característica imprescindible als telèfons actuals. Manté les bateries acumulades durant dies ocupats. Tot i això, hi ha una varietat de normes diferents de diferents empreses. Alguns només funcionen amb cables i carregadors específics, mentre que d’altres utilitzen tensions més altes. Tot pot resultar una mica confús, així que estem aquí per donar-hi sentit.

En poques paraules, la càrrega ràpida augmenta el corrent enviat a la bateria per omplir la seva capacitat més ràpidament. L’especificació bàsica USB només envia 0,5 amperis (A) de corrent utilitzant 5 volts (V) per només 2,5 watts (W). Les tecnologies de càrrega ràpida augmenten aquestes xifres. La supercàrrega 10V / 4A de Huawei produeix 40 W i l'última càrrega ràpida adaptativa de Samsung produeix 15W de suc. Algunes empreses xineses fins i tot disposen de tecnologies de càrrega que poden arribar fins als 100 W. Tots els serveis de recàrrega ràpida comparteixen un tema comú: més potència.

Aquesta és només la visió general bàsica. Com és que la bateria es carrega en realitat és més complicat. Abans d’arribar a això, analitzem amb més detall les diferències entre tots aquests estàndards de càrrega ràpida.

Es van explicar normes de càrrega ràpida

Lliurament d'energia USB

USB Power Delivery (USB-PD) és l’especificació oficial de càrrega ràpida publicada per USB-IF el 2012. L’estàndard pot ser utilitzat per qualsevol dispositiu amb un port USB, sempre que el seu fabricant inclogui els circuits i el programari necessaris. Igual que tots els estàndards de càrrega ràpida, USB-PD implementa un protocol de dades per comunicar-se entre el carregador i el telèfon. Això negocia l’enviament màxim d’energia tolerable tant pel carregador com pel telèfon.

El lliurament d'energia USB augmenta les velocitats bàsiques de càrrega USB fins a 100W de potència de sortida. La quantitat de potència disponible es divideix en diferents potències de potencia, que operen a diferents voltatges. Els modes 7.5W + i 15W + són els millors per als telèfons, mentre que els 27W i posteriors són per a ordinadors portàtils i altres dispositius de major potència. La norma també admet la potència bidireccional, permetent al vostre telèfon carregar altres perifèrics.

La sèrie Pixel de Google utilitza les especificacions oficials d'enviament d'energia i la tecnologia és compatible amb la gran majoria dels telèfons intel·ligents actuals. Apple també implementa l'estàndard a l'iPhone 8, l'iPhone X, l'iPhone XS i els darrers MacBooks. Tot i això, moltes empreses prefereixen que els seus propis estàndards de recàrrega siguin propis.

Càrrega ràpida Qualcomm

La tecnologia exclusiva de càrrega ràpida de Qualcomm va ser una norma predeterminada de la indústria dels telèfons intel·ligents, ja que va popularitzar la càrrega ràpida abans del lliurament d'energia USB. L’última revisió de 4.0 càrregues ràpides és compatible amb Power Delivery, que permet velocitats de càrrega més ràpides i una àmplia gamma de suport.

Quick Charge és una funció opcional disponible amb els processadors Snapdragon de Qualcomm. Només pel fet que un telèfon tingui un xip Qualcomm no vol dir que sigui compatible amb la càrrega ràpida. Tot i així, una àmplia gamma de telèfons compten amb suport de càrrega ràpida, inclosos el LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus i molts altres. També hi ha un ampli ecosistema de carregadors antics i accessoris de tercers, a causa de la popularitat de l'estàndard.

Altres normes

A l'ecosistema de telèfons intel·ligents, molts models utilitzen tecnologies internes en lloc dels estàndards més omnipresents anteriors. Tot i això, només alguns d'aquests estàndards són realment propietaris. Molts són només el lliurament d'energia o la càrrega ràpida reembalats sota un nom de marca diferent o inclouen modificacions específiques a la tecnologia. Es recorden les tecnologies de càrrega adaptativa de Samsung i les de Turbo Charging de Motorola.

Altres, com el VOOC d’Oppo i el Supercharge de Huawei, funcionen de manera diferent. Aquests augmenten considerablement la quantitat de corrent per a la càrrega d'alta potència en lloc d'augmentar la tensió. Les velocitats de càrrega d’aquestes tecnologies propietàries han augmentat molt al llarg dels anys, amb SuperCharge, Super VOCC i OnePlus “WarpCharge 30”, un dels més ràpids del mercat. Aquí és com algunes de les tecnologies més comunes s’apilen colze a colze.

És possible suportar diversos estàndards o almenys assegurar algun nivell de compatibilitat amb diferents mètodes de càrrega ràpida. Malauradament, això comporta molta imprevisió sobre les velocitats de càrrega exactes que rebreu quan utilitzeu telèfons amb diferents carregadors i fins i tot amb diferents cables.

Després de provar diversos telèfons, vam trobar una àmplia variació en la potència que negociava cada telèfon, depenent del carregador i del cable utilitzat. Els millors resultats s’aconsegueixen normalment utilitzant el cable i el carregador que es subministren a la caixa amb el telèfon.

Com carregar ràpidament una bateria d’ions de liti

Ara que hem cobert els estàndards, aprofundirem en la velocitat de recàrrega que accelera el cicle de càrrega d’una bateria. Les bateries d’ions de liti utilitzades a telèfons intel·ligents i altres aparells electrònics no es carreguen de forma lineal. El cicle de càrrega es divideix en dues fases diferents.

El primer és la tensió creixent o la fase de corrent constant. El voltatge de la bateria augmenta constantment des de tan baix com fins a 2V fins a la màxima al voltant de 4,2 V a mesura que es carrega. Això varia en funció de la bateria exacta. La bateria dibuixa el corrent de pic més alt durant aquesta fase, que es manté constant fins que el voltatge de la bateria s’alça.

La tensió es torna constant i el corrent comença a caure. Les bateries que es carreguen més enllà d’aquest punt atrauen menys corrent i per tant es carreguen més lent. És per això que el primer 50 o 60 per cent del telèfon carrega considerablement més ràpidament.

La càrrega de la bateria es produeix en dues fases. Tensió ascendent / corrent constant i tensió constant / corrent de caiguda. La primera fase és adequada per a la càrrega ràpida de corrent elevat.

Les tecnologies de càrrega ràpida exploten la fase actual actual. Introduïu el màxim de corrent possible a la bateria abans que arribi a la tensió màxima. Per tant, les tecnologies de càrrega ràpida són més eficaces quan la bateria està inferior al 50 per cent, però no tenen efecte fins que passa el 80 per cent. Per cert, la càrrega de corrent constant és el període menys perjudicial per a la salut a llarg termini de la bateria. La tensió constant més elevada, juntament amb la calor, perjudica la vida de la bateria.

Finalment, la quantitat de tensió i corrent passat a la bateria es controla mitjançant un circuit de control de càrrega dins del telèfon. Al costat dels sensors de temperatura i tensió, el controlador pot gestionar la quantitat de corrent per optimitzar la velocitat de càrrega i la salut a llarg termini.

Càrrega ràpida a alta tensió?

Alguns de vosaltres heu vist aquí un problema aparent. Si les bateries d’ions de liti tenen un voltatge típic d’entre 3 i 4,2 V, no és perillós utilitzar carregadors de més alta tensió?

Aquest seria habitualment el cas, però els circuits per a telèfons intel·ligents fan disminuir la tensió i la corrent cap amunt. Això manté la quantitat de potència transferida igual (P = IV), però trasllada el voltatge a l’interval correcte. I no, els cables de càrrega ràpida no fan la conversió de tensió CA. Si mireu la part posterior del carregador, podreu detectar la petita icona actual de DC traçat USB és sempre un sistema de lliurament d'energia de corrent continu.

Els circuits de càrrega ràpida d’alta tensió utilitzen un subministrador d’alimentació disminuïdor en mode interruptor, també conegut com a inversor de subjecció. Aquest circuit té una tensió de corrent continu i el converteix en un voltatge de corrent continu. L’ideal és que també multiplica el corrent per la quantitat inversa gràcies a les seves característiques de “bomba de càrrega”. Es tracta bàsicament d’un commutador que canvia el voltatge d’entrada per carregar un condensador amb molta corrent.

Sembla complicat, però seguiu els gràfics de la dreta. La tensió d’entrada alta s’encén i s’apaga per crear un senyal PWM de Vin. Això indueix un alt corrent de "bombament" a través de l'inductor L al condensador Cout. A la càrrega (bateria) veiem un alt corrent i una baixa tensió mitjana (Vout).

El fet de disminuir de 10V / 1A a 5V produeix idealment un corrent 2A després del convertidor. Al món real, sempre hi ha alguna pèrdua associada a aquestes conversions (normalment són superiors al 90 per cent eficients), que es dissipen com a calor. Les fonts d'alimentació en mode commutat també solen gastar menys energia que un regulador lineal.

Per què utilitzar tensions més altes?

Hi ha dos motius principals per utilitzar tensions més altes. En primer lloc, les fonts d'alimentació en mode commutador són més eficients que els reguladors lineals que disminueixen les tensions mitjançant la dissipació de calor. Això és especialment important per mantenir frescos els nostres telèfons i bateries.

El segon es refereix a la pèrdua d’energia per cable USB, particularment de més llarg. Un resistor, com una longitud de filferro, baixa una tensió en funció del corrent que hi travessa (llei d’Ohm V = IR). La transmissió de la mateixa potència amb un voltatge més alt i un corrent inferior perd menys de potència per la longitud del cable. Això és més eficient i per què la xarxa elèctrica principal és de centenars de volts i no de 5V.

No obstant això, el resultat és que els convertidors de bucs es limiten amb més freqüència que els reguladors lineals. La potència màxima de sortida depèn de la mida de l’inductor, el condensador i l’ondulació de tensió, així com la freqüència de commutació, a més de les capacitats de potència dels transistors. Només és possible arribar a corrents molt elevats mitjançant un regulador de tensió lineal més tradicional. És per això que algunes de les tecnologies de càrrega ràpida de baixa tensió de 5V, com les de Huawei i OPPO, ofereixen més potència total que les versions de commutació de tensió superiors de Qualcomm i Samsung.

L’última tecnologia Pump Express de MediaTek s’adapta tant al mode de commutació com a la càrrega del regulador lineal.

El diagrama anterior mostra com els PumpExpress 3.0 i 4.0 de MediaTek aconsegueixen arribar fins a 5A de corrent de càrrega. Si es connecta un cable 5A, la seva tecnologia passa per alt el carregador de commutació convencional per permetre un corrent més alt. En aquest cas, el circuit negocia el voltatge requerit sobre les línies de dades, augmentant i baixant el voltatge de càrrega de Vbus per obtenir la màxima eficiència.

Embolicar

La càrrega ràpida engloba una varietat de diferents tecnologies possibles, cadascuna amb els seus avantatges i contres. En part per això hi ha tants estàndards diferents al mercat, ja que les empreses adopten els seus propis enfocaments per accelerar la càrrega i maximitzar la longevitat de la bateria.

Fa unes generacions, la càrrega d’alta tensió s’està convertint en la norma i ara les tecnologies implementen tensions controlades més baixes i corrents alts per augmentar encara més les velocitats. No obstant això, això necessita cables més gruixuts i afegeix un altre mal de cap de compatibilitat.

El lliurament d'energia USB ja està força adoptat. Probablement formarà la columna vertebral de tots els estàndards de càrrega USB endavant, tot i que és probable que les empreses experimentin amb les seves solucions encara més ràpides, a més de donar suport a aquest estàndard universal.

Relacionat

• Aquests són els millors telèfons amb bateries de càrrega ràpida
• Aquests són els millors carregadors de Samsung Galaxy
• Quick Charge 3.0 explicat: què cal saber
• Cables de càrrega més ràpids: quin és el que més us convé?
• 6 mites comuns de la bateria que probablement creieu
• Com solucionar problemes de drenatge de bateries d'Android i perllongar la vida de la bateria
• Telèfons intel·ligents Android amb la millor durada de la bateria
• Els millors telèfons amb funcions de càrrega sense fils
•  Hàbits de càrrega per maximitzar la durada de la bateria
• Els millors carregadors sense fils: quines opcions escolliu?