Як працює мережевий зарядний пристрій для смартфонів?

Шукаєте зарядний пристрій для смартфона і думаєте, який підійде для швидкої зарядки? Ви використовуєте новий зарядний пристрій і вам здається, що потужність не відповідає заявленим виробником параметрам? Дізнайтеся, як працюють мережеві зарядні пристрої, що означають конкретні параметри та які існують стандарти швидкої зарядки. Ці знання допоможуть вам вибрати зарядний пристрій, який буде заряджати ваші мобільні пристрої швидко і безпечно.

Що таке мережевий зарядний пристрій?

Зарядні пристрої – це аксесуари, які забезпечують живленням мобільні пристрої, що перезаряджаються, тобто пристрої, які працюють без постійного підключення до електромережі (на відміну від стаціонарних пристроїв, таких як комп’ютери або телевізори). Сюди входять, наприклад, смартфони, планшети, ноутбуки, розумні годинники, бездротові навушники, портативні колонки тощо.

Друга частина назви, мережева, пов’язана зі способом використання. Такий зарядний пристрій вставляється в розетку, яку ви знайдете у себе вдома, в громадських будівлях або навіть у транспорті.

Зарядка мобільних пристроїв відбувається за допомогою двох компонентів. Один – це блок живлення, який вставляється в розетку. Інший – кабель, в деяких моделях постійно приєднаний до блоку живлення. Однак сьогодні стандартними є зарядні пристрої з портом і окремим USB-кабелем. Один з роз’ємів підключається до блоку живлення, а інший – до мобільного пристрою. Завдяки такому рішенню для заряджання та передачі файлів достатньо одного кабелю. Крім того, якщо кабель порветься або пошкодиться штекер, достатньо замінити кабель, а не весь зарядний пристрій.

Зарядний пристрій для телефону – оригінальний проти універсального

Здебільшого ви користуєтеся зарядним пристроєм, що входить до комплекту. Зрештою, це найкращий спосіб живити ваші пристрої – безпечно і з потрібною швидкістю для поповнення заряду акумулятора. Часто все ускладнюється, коли:

• вам потрібно замінити зарядний пристрій на новий,
• ви хочете забезпечити себе одним зарядним пристроєм для всіх своїх пристроїв,
• виробник не комплектує ваш смартфон блоком живлення.

Тоді виникають питання: які параметри враховувати? Про що говорять ампер, вольт і ват? І нарешті – який зарядний пристрій вибрати, щоб швидко зарядити смартфон чи інший мобільний пристрій? Відповіді на ці питання вимагають розуміння основних принципів роботи зарядних пристроїв. Тому нижче ви знайдете добірку найважливішої інформації, іноді викладеної в дуже спрощеному вигляді. І все це для того, щоб основи процесу зарядки ваших пристроїв були зрозумілі кожному.

Що таке ампер, вольт, ват і як вони впливають на зарядку пристроїв?

Отже, давайте почнемо розмову про зарядні пристрої з вивчення трьох важливих параметрів.

Вольти, або вихідна напруга

Електрична напруга виражається у вольтах (В). Метафорично її можна описати як тиск, що штовхає електричний струм до приладів, підключених до розетки. У цій розетці протікає струм напругою 230 вольт. (Крім того, це змінний струм і постійний струм у зарядному пристрої).

Такий сильний струм може пошкодити маленькі акумулятори в портативних пристроях. Тому зарядні пристрої розроблені таким чином, щоб передавати струм, взятий з розетки, до мобільних пристроїв у безпечний спосіб, який відповідає їхнім можливостям.

Блоки живлення в більшості випадків мають вихідну напругу 5 В. Однак ви також знайдете аксесуари з вищою вихідною напругою або в певних діапазонах, наприклад, від 3,3 до 11 В або від 5 до 20 В. Ці відмінності пов’язані зі швидкістю заряджання, яка повинна бути адаптована до пристрою, що живиться.

Ампер, або вхідна напруга

Кількість ампер (А) виражає силу струму. Це заряд, що протікає через певну поверхню за певний час. Для ілюстрації – один ампер – це більше шести трильйонів електронів, що протікають через дану точку за одну секунду.

У технічних характеристиках зарядних пристроїв ви знайдете інформацію про максимальний струм, який аксесуар передає вашим мобільним пристроям.

Вати, або потужність зарядки

Іншим важливим параметром є електрична потужність, виражена у ватах, яка представляє роботу, що виконується електричним струмом за одну секунду. Вона визначається шляхом множення напруги на силу струму.

Приклад: 2А х 5В = 10Вт

Стандартні зарядні пристрої дають вихідний струм 5 В і силу струму 1 А, тобто заряджають на 5 Вт. Також популярна напруга 5 В і сила струму 2 А, що дає вже 10 Вт. Однак аксесуари з такими параметрами повільно заряджають пристрої. А сьогодні важливо мати можливість швидко поповнити запас батареї. Виробники, втім, використовують різні технології швидкої зарядки, і для того, щоб забезпечити безперебійне електроживлення, необхідно дотримуватися кількох вимог.

Як працює мережевий зарядний пристрій?

Усередині цього невеликого аксесуара відбувається багато процесів, таких як випрямлення і фільтрація струму та зниження напруги. Якщо заглибитися трохи глибше, то слід сказати, що зарядний пристрій перетворює змінний струм (такий, як у розетці) на постійний, саме односпрямований пульсаційний струм. Пізніше він фільтрується і відбувається згладжування пульсацій. І перш ніж струм досягне наших пристроїв, в зарядному пристрої все ще відбувається процес зниження напруги.

Саме на цьому етапі виникає питання, яку дозу енергії здатен поглинути смартфон чи інший мобільний пристрій. Адже в теорії – чим вища напруга і сила струму, тим швидше заряджається смартфон. Однак він має бути розрахований на таку потужність. На практиці все залежить від можливостей пристроїв, що заряджаються, а не тільки від зарядних аксесуарів.

Це пов’язано з тим, що акумулятори в мобільних пристроях мають жорстко визначені обмеження, особливо максимальної напруги, яких необхідно дотримуватися, щоб заряджати їх безпечно і досить швидко. Тому не йдеться про те, щоб підключити найпотужніший зарядний пристрій і “виштовхнути” в пристрій високу напругу і струм. Це може призвести до руйнування або навіть вибуху акумулятора. У нових пристроях численні функції безпеки унеможливлюють такі дії. Однак у багатьох випадках це все одно може негативно вплинути на термін служби акумулятора.

Напруга, вища за вказану виробником, може пошкодити акумулятор або блок живлення. Вищий струм – не обов’язково. Вищезгадані засоби захисту захищають від перевантаження, тому смартфон не буде споживати більше струму, ніж йому потрібно, або більше, ніж передбачено виробником.

Слід підкреслити, що, крім потужності, комбінація значень струму і напруги повинна бути сумісною.

Смартфон може “дозволити” подачу енергії при певній високій напрузі і струмі (наприклад, 15 В – 3 А) або обмежити струм до найнижчих параметрів. Це повертає нас до встановлення першої вимоги – смартфон і зарядний пристрій повинні бути сумісними. Це визначається підтримуваним стандартом швидкої зарядки.

Які існують стандарти швидкої зарядки?

Універсальність зарядних пристроїв, доступних на ринку, полягає у зручності можливості заряджати багато різних пристроїв за допомогою одного аксесуара. Однак в реальності вони не завжди забезпечують найкраще та найшвидше заряджання. Для цього смартфон і зарядний пристрій повинні підтримувати один і той же стандарт швидкої зарядки.

Можна сказати, що зарядний пристрій спілкується зі смартфоном і домовляється про оптимальний рівень потужності зарядки з певною напругою і силою струму. Якщо між ними немає домовленості про швидке заряджання, заряджання акумулятора відбуватиметься з меншою потужністю або навіть з найменшими 5 Вт.

Чи підтримує ваш смартфон швидку зарядку? І який саме? Це пов’язано з тим, що існує кілька стандартів швидкої зарядки, створених різними компаніями. Для того, щоб вибрати зарядний пристрій, який дійсно буде швидко заряджати ваш смартфон, він повинен бути сумісним з технологією, яку підтримує пристрій.

Quick Charge

Найпоширеніший стандарт – Quick Charge, розроблений компанією Qualcomm. У специфікаціях зарядних пристроїв часто можна прочитати таку інформацію, як “підтримка технології швидкої зарядки Quick Charge 3.0”. Якщо ваш смартфон підтримує Quick Charge, то саме цей зарядний пристрій ви зможете швидко поповнити заряд.

Смартфони з підтримкою Quick Charge можна знайти серед моделей брендів:

• HTC
• Xiaomi
• realme
• ASUS
• OUKITEL
• Cat
• OPPO
• Samsung
• Sony
• Google Pixel
• Nokia
• Black Shark

Технології швидкої зарядки постійно розвиваються, і, на щастя, наступні покоління Quick Charge мають зворотну сумісність, тому потужність зарядки також буде відповідати старій моделі, яка підтримує попереднє покоління. Це означає, що ви будете заряджати смартфон з підтримкою Quick Charge 3.0 зарядним пристроєм з підтримкою Quick Charge 4.0.

Останнім стандартом швидкої зарядки від Qualcom на даний момент є Quick Charge 5, який заряджає з потужністю понад 100 Вт і сумісний з технологією Power Delivery (про яку ви прочитаєте нижче).

Власні технології швидкої зарядки

Однак багато компаній розробили власні стандарти швидкої зарядки. Тоді, в більшості випадків, вам залишається придбати фірмовий зарядний пристрій. Здебільшого тому, що деякі пристрої з власною технологією також сумісні з технологією Power Delivery та/або швидкої зарядки. Однак це буде не така швидка зарядка, як з оригінальним зарядним пристроєм, адаптованим до конкретної моделі смартфона.

Пропрієтарні стандарти швидкої зарядки включають:

• VOOC Charge та Super VOOC від OPPO,
• Fast Charge та Warp Charge від OnePlus,
• Super Charge від Huawei,
• Turbo Power від Motorola,
• Dart Charge та SuperDart Charge від realme,
• Super Fast Charging та Adaptive Fast Charge від Samsung,
• HyperCharge в ігрових пристроях ASUS,
• Pump Express від MediaTek, яку використовують деякі моделі з процесорами бренду.

Що таке Power Delivery?

Існує також технологія Power Delivery. Це стандарт, розроблений для стандартизації зарядки. Це тому, що PD може бути реалізована в усіх USB-пристроях і є дуже ефективною, видаючи до 100 Вт при напрузі 20 В і силі струму 5 А. Однак точна напруга, сила струму і потужність підлаштовуються під пристрій, що заряджається.

Можливість регулювання параметрів дозволяє одному зарядному пристрою заряджати всі мобільні пристрої (з USB-C), від маленьких навушників до великих ноутбуків. Зарядний пристрій і пристрій, що заряджається, обмінюються даними і встановлюють параметри зарядки, тому, коли ви підключаєте смартфон, а потім ноутбук до зарядного пристрою Power Delivery, кожен з них буде живитися з тією потужністю, яка підходить саме йому.

Слід зазначити, що Power Delivery працює лише з USB-C. Однак не всі пристрої з USB-C підтримують Power Delivery.

Ви можете знайти смартфони з підтримкою Power Delivery серед різних брендів пристроїв:

• Apple
• Google
• Samsung
• realme
• Sony

Як швидко заряджаються зарядні пристрої з технологією Power Delivery?

USB Power Delivery – це рішення, яке впроваджується у все більшій кількості новітніх мобільних пристроїв – смартфонах, планшетах, ноутбуках. Однак це все ще не універсальний стандарт, який дозволяє заряджати всі пристрої з максимально можливою потужністю, навіть незважаючи на те, що PD може видавати до 100 Вт. Проте, найшвидше заряджаються смартфони з фірмовими технологіями (які мають різні комбінації напруги та сили струму) та з оригінальними зарядними пристроями.

У випадку з Power Delivery типова потужність зарядки для смартфонів буде 18 Вт, а для ноутбуків найчастіше, особливо для ультрабуків, 45-65 Вт. Смартфони не люблять заряджати свої батареї високою напругою (на відміну від ноутбуків). Найчастіше використовується струм 5 В або 9 В і вище. Наприклад, Huawei на 40 Вт використовує 10 В і 4 А, а OnePlus на 65 Вт – 10 В і 6,5 А.

У блоці живлення напруга може бути 5 В, 9 В, 15 В і 20 В. Найближчою до цього є напруга 9 В, але для USB PD вона обмежена діапазоном 1,67-3 А, або макс. 27 W. У реальному світі повні 3 А не використовуються. Тому зарядка смартфона обмежена до 18-20 Вт. Лише деякі смартфони, які використовують Power Delivery як основну технологію швидкої зарядки, можуть заряджатися трохи швидше.

Програмований блок живлення (PPS)

Однак постійний розвиток технології швидкої зарядки призводить до подальших удосконалень. До них відноситься протокол програмованого джерела живлення (PPS), доданий до USB PD 3.0 і QC 4.0, який дозволяє блоку живлення частіше обмінюватися даними з пристроєм і динамічно регулювати напругу і струм. Це дозволяє, наприклад, знизити напругу при швидкій зарядці акумулятора до 80% ємності, щоб не пошкодити його.

PPS, хоч і важлива, але натомість створює додаткові складнощі з точки зору сумісності. Наприклад, для швидкої зарядки смартфонів Samsung серії Galaxy S21 достатньо PD 2.0 або QC 2.0, і вони заряджатимуть з потужністю 15 Вт, але для надшвидкої зарядки з максимальною для цих смартфонів потужністю (25 Вт) потрібен аксесуар з Power Delivery 3.0.

Чи важливий USB-кабель для швидкої зарядки?

Відомо, що кабель потрібно підбирати відповідно до роз’єму, яким оснащений смартфон або інший мобільний пристрій. Це може бути micro-USB, USB-C або Lightning. Однак навіть такі, здавалося б, тривіальні аксесуари, як кабелі, постійно вдосконалюються і розвиваються технологічно, тому важливим буде також стандарт і протокол, який визначає можливості кабелю. Через USB-кабель протікає струм, тому ця деталь також повинна бути здатна “пропускати” відповідну кількість енергії.

Найпопулярнішим на даний момент є роз’єм USB Type-C, який, окрім зручності використання та швидкої передачі даних, також дозволяє швидко заряджати пристрої потужністю до 100 Вт. Хоча USB-C є стандартом на сьогоднішній день, не кожен кабель буде однаковим. Найголовніше – звертати увагу на силу струму, зазначену в технічних характеристиках, яку кабель здатен передавати.

Дешевші кабелі та ті, що не мають чітких специфікацій, можуть повільніше заряджати ваш смартфон, незважаючи на наявність технології швидкої зарядки та відповідного зарядного пристрою. Також існує ризик перегріву та загоряння кабелю. Тому варто робити ставку на оригінальні продукти або продукти від перевірених виробників. А у випадку з кабелями Lightning для пристроїв Apple обов’язковою є сертифікація MFi.

З якими проблемами під час заряджання ви можете зіткнутися

• Чим більше ват, тим швидше заряджається пристрій, але стандарт зарядки повинен бути сумісним зі стандартом, який підтримується смартфоном.
• Будь-який сертифікований зарядний пристрій з підтримкою швидкої зарядки та/або Power Delivery може швидко заряджати пристрої з підтримкою швидкої зарядки або Power Delivery. Такі адаптери також можуть заряджати пристрої, які не підтримують QC або PD, але в цьому випадку функції швидкого заряджання будуть недоступні. Живлення буде подаватися з найнижчою потужністю.
• Пристрій, підключений до зарядного пристрою з несумісною технологією швидкого заряджання, заряджатиметься повільніше, тобто зі стандартною потужністю близько 5 Вт.
• Пристрої, які не підтримують технологію швидкого заряджання, також заряджатимуться повільніше.
• Якщо у вас є зарядний пристрій, сумісний зі стандартом швидкої зарядки, підтримуваним вашим смартфоном, але зарядка все одно відбувається дуже повільно, причиною може бути несумісний кабель. Вибираючи кабель, перевірте максимальний підтримуваний струм. Найкраще використовувати оригінальний кабель, який йде в комплекті з вашим новим смартфоном.
• Багато смартфонів при підключенні кабелю відображають повідомлення про те, що почалася зарядка. Це може бути звичайна або швидка зарядка. Хоча це не говорить багато про швидкість або стандарт заряджання, відсутність інформації про швидке заряджання вказує на те, що щось не так.
• Більшість універсальних зарядних пристроїв підтримують технології Power Delivery і Quick Charge. Це пов’язано з тим, що ці два стандарти найбільш поширені в смартфонах різних брендів. Також ті, що підтримують фірмові технології швидкої зарядки. Якщо ви хочете максимально швидку зарядку для смартфона з фірмовою технологією, вам потрібно буде вибрати оригінальний зарядний пристрій і кабель від виробника.
• При зарядці менших аксесуарів і технологічних гаджетів, таких як смарт-годинник або навушники, сила струму буде адаптована до того, що здатен витримати пристрій.
• У деяких моделях багатопортових зарядних пристроїв, коли підключено більше одного пристрою, потужність ніби “розподіляється” між усіма портами, тому вона не досягне максимальної потужності зарядки для одного з підключених пристроїв. Однак існують зарядні пристрої, порти яких працюють незалежно на окремих ланцюгах.
• Заряджання з максимальною потужністю, яку пропонує багатопортовий зарядний пристрій, зазвичай можливе через один конкретний порт, інші ж забезпечують повільніше заряджання.
• Пам’ятайте, що швидкість заряджання сповільнюється, коли акумулятор заповнюється приблизно на 80%. Це пов’язано з тим, що акумулятор захищений від надлишку енергії та перегріву. Зарядка сповільнюється, щоб не пошкодити акумулятор.
• Швидкість заряджання також залежить від ємності акумулятора, тобто кількості мАг.
• Зазначена в специфікації потужність зарядки – це значення за ідеальних умов. В реальності ефективність буде досягати близько 80-90% від цієї потужності. Слід також враховувати, що будь-який, навіть правильно підібраний кабель, може спричиняти втрати через внутрішній опір, тобто опір, який виділяється у вигляді тепла.

Як правильно вибрати зарядний пристрій для смартфона?

1. Перевірте, який стандарт швидкої зарядки підтримує ваш смартфон. Цю інформацію можна знайти в посібнику користувача, що додається до вашого смартфона, в налаштуваннях телефону або на офіційному веб-сайті виробника. Ви також можете звернутися до авторизованого постачальника послуг. Зарядний пристрій повинен підтримувати той самий стандарт заряджання, який підтримує смартфон.
2. Якщо ви не знаєте, який стандарт зарядки підтримує ваш пристрій, найкращим вибором буде зарядний пристрій з підтримкою Power Delivery або новітнього стандарту швидкої зарядки Quick Charge, оскільки вони адаптують параметри зарядки до пристрою і використовуються на все більшій кількості сучасних пристроїв.
3. Також перевірте максимальну потужність заряджання вашого пристрою. Зарядний пристрій повинен забезпечувати потужність, що дорівнює або перевищує цю величину.
4. Виберіть зарядний пристрій з відповідним портом. Якщо у вас оригінальний кабель від виробника, підберіть до нього адаптер живлення – з портом USB-A або USB-C. Наприклад, ASUS Zenfone 8 поставляється з кабелем з двома роз’ємами USB-C, в той час як Xiaomi Mi 10T Pro поставляється з кабелем з USB-A і USB-C. Якщо ви шукаєте новий зарядний пристрій і новий кабель, то двосторонній USB-C зазвичай забезпечує швидшу зарядку.
5. Стандарт USB також важливий – 2.0 заряджається повільніше, ніж 3.0.
6. Для швидкої зарядки потрібен правильний кабель. Перевірте в його характеристиках значення максимальної підтримуваної сили струму.
7. Для заряджання смартфонів Apple вам знадобиться MFi-сертифікований кабель UBC-C – Lightning. Зарядний пристрій для iPhone має бути сумісним зі стандартом USB Power Delivery.
8. Зарядний пристрій для смартфонів Samsung Galaxy повинен підтримувати стандарт Power Delivery, а для найшвидшої зарядки – Power Delivery 3.0.
9. Якщо ви шукаєте компактний і потужний зарядний пристрій, який також заряджає ноутбук, обирайте модель, що використовує нітрид галію. Дізнайтеся, що таке зарядний пристрій GaN і чому варто вибрати саме його.