Сравниваем все стандарты быстрой USB зарядки для смартфонов и ноутбуков

Если бы это было так просто. Стандарты зарядки представляют собой сложное сочетание химии и физики, и у каждого из них есть свои ограничения, а также несовместимость. Что еще хуже, производители смартфонов часто наносят сбивающие с толку ярлыки на свои технологии зарядки.

Так как же работает быстрая зарядка? Сделайте глубокий вдох. В нашем справочнике по наиболее популярным на рынке стандартам беспроводной зарядки они разбиты до самого базового уровня. Вот все, что вам нужно знать о Samsung Adaptive Fast Charging, USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge, OnePlus Warp Charge и многом другом.

Основы
Как работает быстрая зарядка Прежде чем углубиться в сорняки, давайте начнем с основ. У каждого смартфона есть аккумулятор, и каждый аккумулятор обеспечивает питание примерно одинаково.

Ячейки, состоящие из двух электродов (один положительный и один отрицательный) и электролита, катализируют реакции, которые превращают соединения в новые вещества. Со временем ионы - атомы со слишком малым или слишком большим количеством электронов - образуются в электродах, направляя поток электронов к отрицательному внешнему выводу батареи и снабжая ваш телефон электрическим зарядом.

В неперезаряжаемых батареях эти химические реакции происходят только один раз. Но в перезаряжаемых литий-ионных батареях, которыми питаются смартфоны, реакции «обратимы». Когда батарея разряжается, химическая реакция производит электричество, а когда батарея заряжается, химические реакции поглощают энергию.

Быстрая зарядка
Итак, мы выяснили, как заряжаются и разряжаются аккумуляторы. Но чтобы понять, как работает быстрая зарядка, вам нужно немного узнать о так называемом контроллере заряда. Небольшое примечание: Поскольку в ходе нашего обсуждения мы будем иметь в виду вольты, амперы и ватты, вот вам напоминание. Вольт - это мера напряжения, ампер - мера тока, а ватт - мера электрической мощности. Обычная аналогия - садовый шланг: вольты эквивалентны давлению воды в шланге; ток эквивалентен скорости потока; мощность эквивалентна объему распыляемой струи. Таким образом, ватты - это произведение вольт и ампер: вольт (В), умноженный на амперы (А), равняется ваттам (Вт).

Более высокий ток и более высокое напряжение заряжают батареи быстрее, но есть предел тому, что они могут выдержать.

Батареи смартфонов заряжаются, когда через них проходит ток. Более высокий ток и более высокое напряжение заряжают батареи быстрее, но есть предел тому, что они могут выдержать. Контроллер заряда (IC) защищает от опасных скачков тока. Микросхема контроллера регулирует общий поток электричества в батарею и из нее. Вообще говоря, литий-ионные контроллеры определяют ток (в амперах), при котором заряжается аккумулятор, измеряя ток и напряжение элемента аккумулятора, а затем регулируя протекающий ток. Некоторые используют преобразователь постоянного тока в постоянный для изменения входного напряжения, а еще интереснее Интегральные схемы регулируют сопротивление между входом зарядного устройства и клеммой аккумулятора для увеличения или уменьшения тока. Сила тока, потребляемого контроллером заряда, обычно определяется программным обеспечением телефона.

Если вы не используете Palm Pilot начала 90-х, скорее всего, ваш смартфон заряжается через USB-кабель. На то есть действительно веская причина: помимо того факта, что USB-кабели относительно легко найти в наши дни, USB имеет действительно надежный, четко определенный стандарт зарядки, называемый USB Power Delivery Specification.

Форум разработчиков USB определяет в общей сложности четыре типа, по одному для каждой соответствующей спецификации USB: USB 1.0, 2.0, 3.0 и 3.1.

Стандартный штекер USB 1.0 и 2.0 может обеспечивать напряжение до 5 В / 0.5 А (2.5 Вт).

Это скорость зарядки обычного телефона, и она не требует большой мощности. Для зарядки iPhone на 2 А через USB требуется 5 В x 2 А = 10 Вт. Для сравнения, средняя лампа накаливания потребляет около 40 Вт энергии. По умолчанию порты USB 3.0 дают 5 В / 0.9 А (4.5 Вт). USB-C, двусторонний штекер овальной формы на новых смартфонах, - это совсем другое дело. Технически он поддерживает спецификации USB 2.0, но большинство производителей выбирают USB 3.1, который потенциально может обеспечивать гораздо более высокое напряжение.

Многие устройства USB 3.1 используют спецификацию USB Power Delivery (USB-PD), которая имеет максимальную выходную мощность 20 В / 5 А (100 Вт). Смартфоны обычно не потребляют столько энергии - производители обычно придерживаются более низкой силы тока (например, 3 А), но это благо для ноутбуков с USB-C, таких как MacBook Pro и Google Chromebook Pixel.

Немного усложняет спецификацию зарядки аккумулятора, которая касается конкретно мощности, потребляемой от USB-порта для зарядки. Самая последняя версия, Rev 1.2, определяет три различных источника питания: стандартный нисходящий порт (SDP), нисходящий порт зарядки (CDP) и выделенный порт зарядки (DCP). CDP, спецификация современных смартфонов, ноутбуков и другого оборудования, может обеспечивать ток до 1,5 А.

Полностью совместимые смартфоны и зарядные устройства соответствуют ограничениям USB 2.0 и BC1.2, но не все телефоны и зарядные устройства соответствуют требованиям. Вот почему, вообще говоря, смартфоны всегда по умолчанию используют самую низкую скорость зарядки.

Однако спецификации USB больше похожи на рекомендации, чем на изречение. Стандарты быстрой зарядки, такие как Qualcomm Quick Charge и Samsung Adaptive Fast Charging, превышают параметры напряжения, указанные в спецификации USB, но намеренно - именно поэтому ваш телефон может заряжаться за минуты, а не за часы.

Стандарт USB Power Delivery (USB-PD) был разработан Форумом разработчиков USB (USB-IF), и это стандарт, который любой производитель может использовать на любом устройстве с портом USB. Он способен обеспечить мощность до 100 Вт, поэтому подходит для использования со всеми типами устройств, помимо смартфонов, включая некоторые ноутбуки, при условии, что у них есть порт USB-C. USB-PD дает и другие преимущества. Направление питания не фиксировано, поэтому вы найдете портативные зарядные устройства, например, с портом USB-C, который можно использовать как для зарядки другого устройства, так и для зарядки самого аккумулятора. USB-PD также обеспечивает только мощность, необходимую устройству, поэтому одно и то же зарядное устройство USB-PD может заряжать смартфон на максимальной скорости, а затем заряжать ноутбук на максимальной скорости.

Разные производители по-разному используют стандарт USB-PD. Вот как, например, его используют Apple и Google.

Быстрая зарядка Apple через USB-PD

Плюсы
USB-PD, промышленный стандарт, работает с растущим числом устройств.

Минусы
Чтобы воспользоваться этим преимуществом, вам придется выложить дополнительные деньги - Apple не включает в комплект поставки USB-PD-совместимых зарядных устройств для многих своих телефонов. В Apple iPhone 11, iPhone 11 Pro, iPhone XS, iPhone XS Max, iPhone XR, iPhone X, iPhone 8 и iPhone 8 Plus реализован USB-PD, тот же отраслевой стандарт, который используется в iPad Pro, 12-дюймовом MacBook, Google Chromebook Pixel и Lenovo X1 Carbon. Совместимость - это его самое большое преимущество: USB-PD не требует специальных кабелей или сетевых адаптеров. Поддерживаемые выходы, кабели и адаптеры Вам придется потратиться на аксессуары, если вы хотите воспользоваться преимуществами совместимости iPhone с USB-PD, потому что Apple до недавнего времени не упаковывала кабели или адаптеры USB-C в коробки для iPhone. Вам также потребуется купить кабель Lightning-USB-C, который поддерживает USB-PD. Если вы используете стандартный кабель Lightning с адаптером USB-C-USB-A, зарядное устройство по умолчанию будет работать с минимальной мощностью. Вот что рекомендует Apple: Адаптер питания Apple USB-C мощностью 29, 61 или 87 Вт. Сравнимый адаптер питания USB-C KS-is, поддерживающий USB Power Delivery (USB-PD).

Скорость зарядки
Независимо от того, какое зарядное устройство USB-C вы покупаете, вам придется смириться с жестко запрограммированными ограничениями безопасности вашего iPhone. Быстрая зарядка начинается, когда емкость составляет от 0% до 79%, но останавливается, когда она достигает 80%. Если вы не против потратить несколько дополнительных долларов на зарядку аксессуаров, вы получите гораздо более быструю зарядку, чем в противном случае. iPhone с быстрой зарядкой может заряжаться от 0% до 50% за 30 минут с помощью USB-PD.

Плюсы
Один и тот же комплект USB-PD будет работать с рядом устройств. Google поставляет зарядное устройство и кабель для быстрой зарядки в коробке.

Максимальные скорости не такие высокие, как у некоторых других производителей.

Каждый телефон Google Pixel, от оригинала до Pixel 4a, способен к быстрой проводной зарядке мощностью до 18 Вт с использованием стандарта USB-PD - того же стандарта, который использует Apple. Не требует специальных зарядных устройств или кабелей.

Вы можете использовать зарядное устройство и кабель из комплекта с телефоном Pixel, чтобы получить максимальную скорость зарядки. Если вы выбираете аксессуары сторонних производителей, используйте любой USB-C с адаптерами питания и кабелями USB 2.0. Если вы используете кабель USB-C - USB-A, он будет заряжать ваш Pixel медленнее, независимо от адаптера питания, к которому вы подключаетесь.

Телефон Pixel может быстро заряжаться от 0% до примерно 80%, но после этого будет замедляться. Вы найдете те же ограничения на большинстве телефонов.

Используя прилагаемый кабель и адаптер на 18 Вт или любой приличный сторонний адаптер с аналогичным или более высоким рейтингом, вы можете получить семь часов использования от 15-минутной зарядки.

Один из наиболее широко применяемых стандартов зарядки. Обратная совместимость со старыми версиями Quick Charge.
Встроенные функции безопасности предотвращают перегрев и короткое замыкание.

Quick Charge 3.0 не поддерживает USB-PD.

Quick Charge от производителя микросхем Qualcomm - один из наиболее широко применяемых стандартов зарядки на рынке. Это не ошибка - это дополнительная функция технологии системы на кристалле Qualcomm, такой как Snapdragon 855, 845, 835, 820, 620, 618, 617, 430 и другие, которые используются в таких телефонах, как Samsung Galaxy S10, Google Pixel 3. и LG V40 ThinQ. Но эта технология не привязана к процессорам Qualcomm Snapdragon - любой производитель смартфонов может лицензировать технологию контроллера питания Quick Charge.

Quick Charge обеспечивает быструю зарядку за счет повышения зарядного напряжения, что, в свою очередь, увеличивает мощность. Анонсированная в июле 2020 года, Quick Charge 5 является последним стандартом в серии, обещая возможность подзарядить телефоны до 50% за пять минут. Хотя поддержка в настоящее время ограничена недавними телефонами, такими как Samsung Galaxy S20, поддержка Quick Charge 4.0+ набирает популярность, и вы можете найти ее в телефонах, таких как LG G8 ThinQ, Razer Phone 2 и Xiaomi Mi Mix 3, и она может доставить до 27Вт мощности. Более широко используемый диапазон напряжений Quick Charge 3.0 составляет минимум 3,6 В и максимум 20 В, который Quick Charge 3.0 увеличивает или уменьшает с помощью интеллектуального согласования для оптимального напряжения (INOV), чтобы определить наиболее эффективное напряжение в любой точке подачи во время зарядки. При пиковом напряжении Quick Charge 3.0 может обеспечить мощность 18 Вт. Уже сейчас вы можете приобрести зарядное устройство KS-is с поддержкой QC4.0+ на основе технологии GaN.

Quick Charge 4 и новее имеют дополнительный бонус совместимости с зарядными устройствами USB-PD, но Quick Charge 3.0 и более ранние версии работают только с аксессуарами, сертифицированными Quick Charge. Тем не менее, повсеместное распространение Quick Charge означает, что есть из чего выбирать. На веб-сайте Qualcomm есть неполный список наиболее популярных вариантов.

Скорость зарядки
Qualcomm утверждает, что Quick Charge 5 может полностью зарядить смартфоны за 15 минут, а последняя версия Quick Charge 4+ может зарядить смартфоны до 50% всего за 15 минут. Более распространенная Quick Charge 3.0 обеспечивает около 50% емкости за полчаса.

В нашем тестировании Quick Charge 4+ разогнала большую батарею Razer Phone 2 емкостью 4000 мАч с 18% до 90% всего за час.

Интеллектуальная тепловая балансировка Quick Charge перемещает ток по самому холодному пути, а датчики устройства контролируют температуру корпуса и разъема, чтобы предотвратить перегрев и короткое замыкание.

Samsung представила сверхбыструю зарядку с Samsung Galaxy S10 5G. Этот телефон имеет аккумулятор емкостью 4500 мАч и поддерживает зарядку до 25 Вт со стандартом зарядки USB Power Delivery 3.0 PPS (программируемый источник питания). Samsung Galaxy Note 10 Plus развивает еще более высокие скорости, используя Super Fast Charging 2.0 (как и более поздние модели, такие как S20 и Note 20). Однако для максимально быстрой зарядки, на которую он способен, требуется специальный адаптер с необычным номиналом 10 В и 4.5 А на выходную мощность 45 Вт, что означает, что для него также требуется кабель 5 А.

Адаптивная быстрая зарядка Samsung имеет теоретический пик 9 В / 2 А (18 Вт), а сверхбыстрая зарядка - 10 В / 4.5 А (45 Вт). Оба стандарта на практике имеют тенденцию быть немного более консервативными. Для достижения максимальной скорости требуется покупка сертифицированного зарядного устройства, но большинство устройств Samsung поддерживают аксессуары, совместимые с быстрой зарядкой или PPS.

Скорость зарядки
Samsung не публикует время зарядки для адаптивной быстрой зарядки или сверхбыстрой зарядки. Но в нашем тестировании Galaxy S8 с батареей емкостью 3000 мАч потребовалось около двух часов для полной зарядки. Тем временем Note 10 Plus потребовалось около часа для полной зарядки с использованием стандарта сверхбыстрой зарядки.

Техническую статистику Adaptive Fast Charging сложно найти, но, по анекдотам, она консервативна. Согласно подробному анализу стандартов быстрой зарядки XDA, Galaxy S8 Plus поддерживает самую низкую температуру среди всех флагманов быстрой зарядки на рынке.

Плюсы
Встроен во все устройства Motorola. Совместимость с Quick Charge 3.0.

Минусы
Не так быстро, как некоторые стандарты зарядки. Стандарт Motorola TurboPower, доработанная версия Quick Charge 3.0, поставляется на устройствах Motorola, таких как Moto G8.

Технические характеристики и совместимые адаптеры
Адаптеры TurboPower бывают трех видов: TurboPower 15, TurboPower 25 и TurboPower 30. Самый быстрый, TurboPower 30, выдает 5 В и до 5,7 А при мощности примерно 28,5 Вт. TurboPower - это не только зарядное устройство. Motorola заявляет, что работает с производителями над разработкой нестандартных аккумуляторов, и что ее программное обеспечение для управления питанием отслеживает состояние и состояние аккумулятора, а затем соответствующим образом регулирует входящий заряд. Как и в случае с Samsung Adaptive Fast Charge, вам не нужен адаптер TurboPower для быстрой зарядки смартфона с TurboPower. Стандарт зарядки Motorola совместим с любым адаптером Quick Charge 3.0 (или новее).

Скорость зарядки
Motorola утверждает, что TurboPower 30 может обеспечить до 15 часов автономной работы за 15 минут.

Меры предосторожности
По словам Motorola, аппаратное обеспечение управления температурой TurboPower предназначено для предотвращения замедления зарядки из-за нагрева, а также для поддержания стабильной и быстрой скорости зарядки.

Плюсы
Встроенные меры безопасности предотвращают перегрев, короткое замыкание. Совместимость с Quick Charge 2.0.

Потенциально медленнее, чем некоторые стандарты.

MediaTek, тайваньский производитель микросхем, специализирующийся в первую очередь на бюджетных устройствах и устройствах среднего уровня, имеет собственный стандарт зарядки: Pump Express. Pump Express 2.0+ и Pump Express 3.0 сосуществуют - Pump Express 2.0 нацелен на недорогие устройства Micro USB и USB-C, а Pump Express 3.0 нацелен на высокопроизводительные телефоны USB-C. Более новый Pump Express 4.0 такой же, как и 3.0, но также включает поддержку беспроводной зарядки Qi мощностью до 15 Вт.

Технические характеристики и совместимые адаптеры
Pump Express 2.0+ заряжает от 5 до 20 В по сравнению с 3–6 В в Pump Express 3.0, что может показаться преимуществом. Но Pump Express 2.0+ имеет максимальную мощность 4,5 А по сравнению с 5 А + в Pump Express 3.0 и заряжается в три этапа - Обычный, Турбо 1 и Турбо 2, самый быстрый из которых поддерживает только 15 Вт (1,67 А).

Pump Express 3.0 имеет другие преимущества перед Power Express 2.0. Он совместим с любым адаптером USB-PD, который поддерживает напряжение от 3 до 6 В при 5 А +, и любым кабелем, поддерживающим 5 А. Pump Express 4.0 также совместим с программируемыми источниками питания USB PD 3.0, поэтому с ним должно работать любое быстрое зарядное устройство USB-PD 3.0.

Скорость зарядки
По данным MediaTek, устройства Pump Express 3.0 или 4.0 могут заряжаться до 75% за 20 минут. Устройствам Pump Express 2.0+ требуется около 30 минут для достижения такой же производительности.

Меры предосторожности
По словам MediaTek, в Pump Express реализовано более 20 механизмов безопасности для предотвращения короткого замыкания. Технология System-on-Chip от Richtek, недавно приобретенной компании, защищает от колебаний температуры батареи и устройства.

	Напряжение	Ток	Мощность max
Dash Charge	5В	4А	20Вт
Warp Charge	5В	6А	30Вт
Oppo VOOC	5В	5А	25Вт
Oppo Super VOOC	10В	5А	50Вт

Плюсы
Сохраняет телефон от нагрева.
Один из самых быстрых стандартов зарядки.
Адаптеры в комплекте с совместимыми смартфонами.

Минусы
Сильно запатентованный.

OnePlus из Шэньчжэня, Китай, лицензирует Dash Charge и Warp Charge от Oppo. Он основан на системе Oppo VOOC (Voltage Open Multi-Step Constant-Current Charging) и является главной особенностью OnePlus 6T и всех других телефонов OnePlus, возвращающихся к OnePlus 3. Он был переименован в Warp Charge с OnePlus 6T McLaren Edition. и это то, что вы найдете в OnePlus 8 Pro. Oppo также разработала гораздо более быстрый Super VOOC, но он доступен только в нескольких телефонах, таких как Oppo RX17 Pro.

Технические характеристики и совместимые адаптеры
Dash Charge работает на пике 5 В / 4 А (20 Вт), что немного ниже, чем у VOOC 5 В / 5 А (25 Вт). Увеличивая силу тока зарядного устройства вместо напряжения, можно добиться более равномерного распределения электрического тока на более высоких уровнях. Это благодаря специальному настенному адаптеру, который регулирует силу тока в реальном времени. Микроконтроллер контролирует уровень заряда и синхронизируется со схемой телефона для регулирования напряжения и тока, а специально разработанный кабель обеспечивает больший ток, минимизируя колебания мощности.

Все это проприетарно. Dash и Warp Charge работают только с телефонами OnePlus и совместимыми сетевыми адаптерами и автомобильными зарядными устройствами. Внешние батареи, сертифицированные Dash Charge, трудно найти, а стандарт быстрой зарядки OnePlus не работает с стандартными USB-кабелями - кабели Dash Charge немного толще, чтобы выдерживать дополнительное напряжение.

Однако вам не придется тратить лишние деньги, если вы купите телефон OnePlus. Каждый смартфон OnePlus поставляется с настенным адаптером, совместимым с Dash или Warp Charge, и шнуром для зарядки.

Скорость зарядки
OnePlus оценивает Dash Charge до 60% емкости за 30 минут. В нашем тестировании OnePlus 3 заряжался с 2% до 100% за 1 час 14 минут. Мы обнаружили, что Warp Charge поднял OnePlus 8 Pro с 0% до 55% за 24 минуты, а зарядка до 100% - чуть более чем за час.

Oppo утверждает, что телефоны с поддержкой VOOC могут заряжаться до 75% за 30 минут. Когда мы зарядили систему Super VOOC с помощью Oppo RX17 Pro, она поднялась с 0% до 40% всего за 10 минут.

Меры предосторожности
Dash и Warp Charge предназначены для быстрого отвода тепла. Поскольку зарядное устройство преобразует высокое напряжение от источника питания адаптера в более низкое напряжение, большая часть тепла от преобразования никогда не достигает телефона, а постоянный ток снижает возможность теплового дросселирования.

Устройства, совместимые с Dash Charge, также имеют оборудование для управления и отвода тепла, которое проходит тщательную проверку безопасности по пяти пунктам.

Плюсы
Совместимость с USB-PD. Тщательные меры безопасности. Адаптеры в комплекте с совместимыми смартфонами.

Минусы
Потенциально медленнее, чем некоторые стандарты. SuperCharge, фирменный стандарт зарядки китайского производителя смартфонов Huawei, встроен в такие телефоны, как Huawei P40 Pro, Huawei P30 Pro, Huawei Mate 20 Pro и Huawei P10. Это немного похоже на быструю зарядку, поскольку в ней используются напряжения выше среднего для достижения более быстрой зарядки, но это немного больше, чем кажется на первый взгляд.

Технические характеристики и совместимые адаптеры
SuperCharge автоматически адаптирует входящие напряжение и ток стены в зависимости от состояния аккумулятора телефона и внутренней температуры телефона. Старые совместимые с SuperCharge настенные адаптеры и автомобильные зарядные устройства поддерживают три режима зарядки - 5 В / 2 А, 4,5 В / 5 А и 5 В / 4,5 А (до 22,5 Вт) - и используют набор микросхем в зарядном устройстве для регулирования напряжения, устраняя необходимость в преобразование напряжения в телефоне, выделяющее тепло. Последняя версия предлагает 10 В / 4 А до 40 Вт. В отличие от проприетарных стандартов зарядки, таких как Pump Express и Dash Charge, Supercharge совместим с USB-PD. Это благодаря протоколу Smart Charge от Huawei, который интеллектуально переключает режимы зарядки в зависимости от того, какой адаптер зарядки подключен. Использование технологии SuperCharge от Huawei требует покупки совместимого сетевого адаптера, но встроенная совместимость со стандартом Quick Charge от Qualcomm означает, что любые устройства, совместимые с SuperCharge, могут воспользоваться преимуществами Quick Charge. Каждый смартфон с поддержкой SuperCharge поставляется с совместимым сетевым адаптером.

Скорость зарядки
Huawei не предоставляет оценки зарядки SuperCharge, но мы смогли полностью зарядить P40 Pro примерно за 1 час 10 минут.

Меры предосторожности
Протокол Huawei Smart Charge, являющийся запатентованной частью спецификации SuperCharge, определяет нагрузочную способность зарядного устройства и кабеля и снижает напряжение, чтобы соответствовать. Кроме того, SuperCharge использует специализированные компоненты, которые «оптимизированы» для работы с более высокими токами, в том числе восьмиуровневую систему охлаждения и специальную подкладку, которая обеспечивает охлаждение устройств на 5 градусов Цельсия по сравнению с другими стандартами быстрой зарядки. Huawei заявляет, что устройства SuperCharge проходят годовое тестирование и 10 тестов на надежность, охватывающих все, от коротких замыканий до экстремальных температур.

Технология быстрой зарядки находится в постоянном движении. Достижения в области интегральных схем, контроллеров заряда, адаптеров и кабелей могут означать, что смартфоны, которые заряжаются за минуты, а не за часы, ближе, чем вы думаете. Мы также видим, что на рынке появляется все больше и больше устройств для быстрой зарядки, которые меньше и мощнее, чем когда-либо прежде. Скорость зарядки значительно улучшилась за последние несколько лет, и мы рады видеть, что эта тенденция, похоже, сохранится.