“Вредная” быстрая зарядка

369 просмотров

С появлением в повседневном использовании протокола QC (“Быстрая зарядка”) возникло очень много вокруг этого процесса и толков, и кривотолков.

Главный вопрос: Вредно или нет использование этого протокола для самого аккумулятора? И вопрос конечно закономерный, все мы (радиолюбители и иже с ними) знаем, что для наиболее правильной и как результат наиболее долгой эксплуатации аккумулятора, нужно придерживаться правильной “схемы” заряда и разряда. Заряжать не выше определенного тока и нельзя перезаряжать, Разряжать не более определенного тока и не допускать переразряда. Кроме того, есть масса других нюансов относящихся к различному типу АКБ. Выражение же “Быстрый заряд” подразумевает заряд аккумулятора до номинального напряжения за более короткий срок, и за очень более короткий срок. Закон Ома никто не отменял и это значит что для того, чтобы передать тоже количество энергии, но за более короткий срок нужно поднять напряжение и в результате ток. И естественно тут возникает тот вопрос, который я уже задал, не сократит ли это жизнь акб? И это действительно важно, аккумулятор это одна из наиболее дорогих частей устройства, того где он используется.

Для начала нужно разобраться в самом протоколе QC, потому, что быстрая зарядка это не просто выше напряжение и ток, это в первую очередь протокол, благодаря которому все и работает.

реклама

Определение звучит так: Быстрая зарядка – это современная технология позволяющая максимально быстро зарядить ваше устройство за счет повышенной мощности (напряжение/ток) поступающего в аккумулятор телефона через кабель и блок питания.

А на практике все выглядит так:

При зарядке от обычного зарядника, напряжение и ток на выходе стабилизированы (чаще всего ток на выходе USB ограничен 1А, требования самого USB), но ввиду того, что в процессе зарядки напряжение на аккумуляторе растет, ток соответственно падает. В процессе приближения к концу зарядки растягивается и время нужное на это. Другими словами в теории от зарядного устройства в 5В 1А за час можно было бы “залить” в АКБ 1А/Ч энергии (упрощенно если считать) и даже чуть чуть больше, то на практике так не получится, потому, что как я уже сказал ток в процессе заряда падает.

реклама
Процесс заряда АКБ

Теперь разберемся как работает Quick Charge (та самая быстра зарядка).

И начну с теории, опять.

Для начала, нужно обязательно сказать, что Quick Charge это протокол или технология и это не единственный протокол в разновидности быстрых зарядок. Так сложилось, что над технологией быстрого заряда литиевых аккумуляторов трудилось одновременно несколько независимых компаний. Понятное дело “Яблоко”, “Самсунг” да и все остальные, кому позволял бюджет этим заняться. Я упоминаю Quick Charge, только потому, что этот протокол наиболее распространён и наиболее совместим с другими протоколами, к примеру Apple-вский протокол быстрой зарядки полностью совместим с Quick Charge, т.е. Яблочный девайс будет заряжаться от Quick Charge. А вот как наоборот, честно скажу не знаю и не нашел информации.

Сам протокол Quick Charge на сегодняшний день подготовил уже 4-е и 5-е поколения, но мы можем пользоваться пока только третьим, четвертое и пятое еще не пошли в массы. И для начала приведу вот такую табличку:

Эволюция протокола Quick Charge

В упрощенном виде протоколы быстрой зарядки работают так:

  • у всех устройств, и у зарядника и у потребителя (к примеру телефона) на борту имеется кусочек мозгов, которые во-первых умеют между собой общаться, во-вторых владеют полной информацией о собственном устройстве
  • контроллер заряда телефона (а это именно он “руководит” все этим процессом) на основании глубины разряда батареи и ее текущей температуры (!это важно!) и согласно протокола, знает какое напряжение и ток ему нужно
  • в момент соединения друг с другом, происходит обмен служебной информацией, зарядное устройство сообщает телефону, какое напряжение и какой ток (мощность) может отдать, а телефон какое напряжение и ток ему сейчас нужно.
  • зарядное устройство, отдает такое напряжение и ток, которые у него запросили, значение имеют именно и ток и напряжение (по протоколу QC 3.0 напряжение может меняться с шагом 0,2 B

Ну и все равно ничего не понятно…

Дело в том, что никого из нас уже не удивить емкостью аккумулятора в телефоне скажем в 3000 мА/Ч и даже 4000мА/ч, а максимальный ток заряда может составлять у такого АКБ целых 4А(!), но и это еще не все, ток этот может быть еще больше, потому, что главной причиной деградации Li-ion аккумуляторов – это температура, а быстрая зарядка разрабатывалась только для “лития”. А это значит, что подняв ток, но контролируя температуру, что бы она не превысила определенное значение, можно безболезненно заряжать устройство, ну почти вот так.

Сравнение протоколов зарядки

В момент подключения ЗУ к телефону, с помощью “правильного” кабеля, по команде контроллера заряда телефона, зарядное устройство устанавливает на своем выходе требуемое напряжение (если это QC 3.0 то от 5 до 20В) и ограничивает ток (от 1А до 3А). В процессе зарядки, контроллер заряда контролирует напряжение на клеммах батареи, тем самым определяя процент ее заряженности и температуру (!). В процессе заряда, когда напряжение на акб растет, контроллер “понижает” напряжение и ток. Но самым главным условием изменения напряжения оказывается является температура! При повышении температуры батареи, контроллер тоже понижает напряжение и ток.

В этом месте нужно было бы нарисовать график, какая зависимость входного напряжения и от чего. Но как оказалось этих графиков очень много и зависят они не от емкости или материалов аккумулятора, а от желаний и решений конкретного производителя. И все они наверно правы, но по своему (исследования все таки проводили).

Вредно или опасно?

“Опасная” быстрая зарядка

Оказалось, что для ответа на этот вопрос нужно было просто почитать требования к условиям эксплуатации “литиевых” батарей, а там указано в принципе одно предостережение: не допускать перегрев акб! И конечно рассказано, что повышение тока заряда, может вести к нагреву, впрочем как и повышение тока нагрузки! А это значит, что если контролировать температуру батареи и не допускать ее перегрева, снижая ток заряда, аккумулятор совершенно без проблем можно зарядить за более короткое время.

Но на самом деле опасность от быстрой зарядки все таки существует! Если заряжаемый телефон на время зарядки положить под подушку, или нагревать снаружи (к примеру положить на солнышко), или сидеть на нем, то скорость нарастания температуры будет значительно быстрее может ожидаться или даже не контролируемой, контроллер вовремя не успеет на это среагировать и можно получить такой результат как на картинке выше или даже с огоньком. Справедливости ради нужно сказать, что такой же результат можно получить и от обычного телефона (не обладающего быстрой зарядкой), если на зарядку положить под подушку или…

Поэтому можно смело успокоить своих друзей, которые насмотревшись “интересных” обзоров утверждают, что быстрая зарядка это “Зло” и даже очень и очень Опасна. Если они или мы, не будем заряжать телефон под подушкой или в кармане брюк, то с ним ничего страшного случиться не должно.

Переключение протоколов.

Как радиолюбителю, мне было интересно, а возможно ли переключение протокола и изменение напряжения на выходе зарядного устройства, без использования специально контроллера заряда, к примеру ради использования зарядника с QC для других целей, на нужное мне напряжение, ну раз он это может. И оказывается можно:

Переключение напряжения на выходе зарядного QC 3.0

В табличке выше указано какие напряжения должны быть на выходах шины данных D+ и D-, для переключения зарядного устройства в соответствующий режим. Переключение возможно из любого положения в любое. Однако в документации указано о том, что напряжение на вывод данных подается импульсом не менее 1,25с, но ничего не сказано можно ли подавать это напряжение постоянно, т.е. не снимать потенциал с шины. Где-то там едет из Китая ко мне модуль который должен поддерживать протокол QC 3.0, буду проводить эксперименты. И конечно просьба к вам, если кто знает ответ на этот вопрос, поделитесь в комментариях.

Поделится