Szybkie ładowanie – QuickCharge i inne technologie

Technologie się rozwijają. Teraz w kieszeni, w ręku lub przy łóżku czy fotelu mamy niewielki gadżet, mały komputer z funkcją dzwonienia, który mocą obliczeniową bije na głowę to, czym dysponowali ludzie w trakcie wyprawy na księżyc. A dodatkowo, jest w małym poręcznym wydaniu, zasilanym z wbudowanego akumulatora, najczęściej litowo-jonowego. Dzięki rozwojowi technologii możemy się cieszyć z dobrodziejstw jakie oferuje to małe urządzenie, o wcale nie małych możliwościach. Lecz to co może drażnić, to konieczność ciągłego i długiego ładowania akumulatora. Najgorzej, gdy w czasie podróży zaczynamy dostrzegać symbol kończącej się energii w baterii. Lecz nawet gdy mamy możliwość podpięcia się, często nie chcemy czekać po kilka godzin, by móc swobodnie dalej korzystać ze smartfona. Obecnie niemal wszędzie standardowym portem w smartfonach jest USB (no… prawie wszędzie, bo Apple lubi robić rzeczy po swojemu). Jednak mimo rozwoju tego standardu, nadal stawia on projektantom pewne ograniczenia, zwłaszcza w kwestii zasilania. Wszystko zaczęło się od wersji 2.0, która umożliwiała zasilanie urządzeń napięciem 5 V przy natężeniu prądu do 500 mA. Dawało to w sumie 2.5 W. Lecz nie ma się czemu tu dziwić. USB (w wersji 2.0 i starszych) nie został zaprojektowany do zasilania energożernych urządzeń, a do przesyłania danych. Jednak wystarczało to, aby naładować smartfona, choć trwało to kilka ładnych godzin. Sytuacja miała się poprawić z nadejściem USB 3.0. I faktycznie, twórcy nowego standardu podnieśli możliwości związane z wydajnością prądową, jakie oferować miał teraz standard USB. Lecz limit powiększono ‘tylko’ do 0.9 A. Jednocześnie wprowadzono jednak pewną nadzieję – USB Battery Charging. Miała to być wersja standardu USB, zaprojektowana z myślą o sprawnym ładowaniu akumulatorów urządzeń takich jak tablety czy smartfony. USB Battery Charging także się rozwijał. Obecnie można zasilać urządzenia prądem o natężeniu 1.5 A i jednocześnie przesyłać dane. Teoretycznie limit ten wynosił 5 A, jednakże twórcy sugerowali, by nie przekraczać 1.5 A, przy ładowaniu urządzeń przenośnych. Producenci nadal byli więc niepocieszeni. Mimo poprawienia wydajności prądowej kilkukrotnie, nadal było to za mało, by móc zrealizować funkcje szybkiego ładowania. Wzięli więc sprawy w swoje ręce i opracowali technologie, które dawały możliwość szybkiego ładowania akumulatorów do pewnego poziomu, w znacznie krótszym czasie, niż standardowo. QuickCharge Najbardziej znaną i najpopularniejszą jest technologia QuickCharge opracowana przez Qualcomm. Obecna wersja 3.0 umożliwia bardzo szybkie naładowanie akumulatora, w zaledwie kilkanaście minut. Nie jest to wprawdzie naładowanie „do pełna” (do kilkudziesięciu procent), lecz z powodzeniem wystarcza na kilku(wielo-)godzinne użytkowanie telefonu. Warto też wspomnieć, że wchodzi już wersja 4.0, oferująca jeszcze większe możliwości i sprawniejsze oraz bezpieczniejsze ładowanie urządzenia, o czym pisaliśmy niedawno. Oczywiście by telefonów mógł się tak szybko naładować potrzeba modelu, który wspiera tą funkcję (a konkretnie mówiąc, ma ją zaimplementowaną). QuickCharge można znaleźć w niektórych modelach smartfonów takich producentów jak: Samsung, HTC, ZTE, LG oraz Sony. Maksymalna moc oferowana przez QuickCharge (w wersji 3.0) wynosi 18 W. Wydajność prądowa wynosić ma 2 A. Znacznie wyższe jest jednak napięcie ładowania, które wynieść może od 3.6 do nawet 20 V (z krokiem co 0.2 V), zależnie od modelu. Nie jest więc sposób na ładowanie każdego telefonu czy innych urządzeń korzystających z portu USB do ładowania akumulatora. Potrzebne są specjalne, wbudowane w urządzenie kontrolery, a także dedykowany zasilacz (rzadko dodawany standardowo ze smartfonem, wymaga dokupienia we własnym zakresie). Jednakże szybkie ładowanie jest tu naprawdę skuteczne. Na uwagę zasługuje też fakt, że technologię QuickCharge i wsparcie dla niej znajdziemy nie tylko w zestawie: smartfon – ładowarka ścienna. Obecnie produkowane są także ładowarki samochodowe, wspierające QuickCharge, a także PowerBanki, dzięki czemu naszego smartfona naładujemy szybko, nawet bez dostępu do gniazdka. Warto jednak pamiętać, że fizyki nie da się oszukać. Ogniwa litowo-jonowe ładuje się napięciem 4 V. Aby je sprawniej naładować trzeba dostarczyć więcej mocy, a więc dostarczyć większego natężenia prądu. Oznacza to, że konieczna jest konwersja już w samym smartfonie, a to powoduje jego nagrzewanie się. Zwykle jest to kontrolowane i nie powinniśmy się martwić o uszkodzenie aparatu, lub akumulatora. Wbudowane systemy zadbają o to, by elementy urządzenia nie uległy uszkodzeniu. Jednak gdybyśmy chcieli jednocześnie używać bardziej wymagających zadań na smartfonie, np. odpalić grę, moglibyśmy się rozczarować. Aby chronić układy, zegary procesora mogą być taktowane z niższą, minimalną częstotliwością (co wpłynie na wydajność działania aplikacji), lub spadnie wydajność ładowania (wydłuży się czas, poprzez ładowanie telefonu mniejszym prądem). A najczęściej będzie i to, i to. Lepiej więc pozwolić urządzeniu naładować się w spokoju, ale za to szybko i bezpiecznie. PumpExpress Technologia Qualcomm, mimo że popularna, to nie jest jedyną. Zainteresowaniem cieszy się też technologia MediaTek PumpExpress 3.0. Ona również umożliwia skrócenie czasu ładowania smartfona, w stosunku do standardowego, o około 50%. Jak zapewnia producent dzięki PumpExpress naładujemy nasz akumulator w smartfonie, od zera do 70%, w około 20 minut. Oznacza to, że tak jak w przypadku QuickCharge, potrzeba kilkunastu minut, by móc się cieszyć z wielogodzinnego korzystania ze smartfona. Technologia ta jednak nieco różni się od QuickCharge. Jak zapewnia producent, MediaTek, energia transferowana jest bezpośrednio do akumulatora, pomijając wewnętrzne układy. Ma to przyśpieszyć proces ładowania, poprawić sprawność i ograniczyć nagrzewanie się urządzenia. Tu również będzie konieczny zakup specjalnej ładowarki. Technologia ta na rynku jest dostępna wraz z układami MediaTek Helio P2. MaxCharge Swoją technologię szybkiego ładowania dumnie prezentuje także Texas Instruments, kolejny gigant w branży komponentów elektronicznych. Ich kontrolery ładowania również umożliwiają szybkie naładowanie akumulatorów. Technologię tą określono mianem MaxCharge. Tutaj wykorzystuje się układy konwersji DC/DC, by móc dostarczyć większą moc do urządzenia, a następnie zasilić wbudowany akumulator. Jak zapewnia producent, sprawność tego procesu sięgać ma 91%. Do urządzenia dostarczony może być prąd o natężeniu sięgającym nawet 5 A, przy napięciu około 14 V. Co ciekawe, producent zapewnia, że ładowanie odbywać się będzie nie tylko cicho, ale i też „na chłodno”. Temperatura urządzenia nie powinno wzrosnąć bardziej niż o 18 stopni Celsjusza ponad temperaturę pokojową (otoczenia). Udało się to osiągnąć dzięki nowoczesnym technologiom wspierającym (takim jak MaxLife, również od Texas Instruments), jak również bardzo dobrej optymalizacji całego procesu i komponentów składowych. Coś więcej? Wspomniane wyżej technologie to nie jedyne, co dostępne jest na rynku w kwestii szybkiego ładowania akumulatorów. Są jeszcze takie technologie jak: VOOC w urządzeniach Oppo, DashCharge w OnePlus, czy też SuperCharge w urządzeniach Huawei (Mate 9). Technologie te działają nieco inaczej niż QuickCharge czy też MaxCharge. Tutaj, zamiast podnosić napięcie, znacznie podnosi się natężenie prądu, nadal pozostając w okolicach 5 V, jakie standardowo oferuje USB. Natężenie prądu wynieść może nawet 5 A, co owocuje osiąganiem przesyłanej mocy na poziomach 20 W, a nawet i więcej. Teoretycznie technologie te mają pozwalać na mniejsze grzanie się urządzenia, ze względu na prostsze układy wbudowane. Nie trzeba tu konwertować energii, a jedynie odpowiednią nią gospodarować, by bezpiecznie naładować akumulator w krótszym czasie, mając od razu podany większy prąd przy napięciu zbliżonym, do napięcia ładowania akumulatora. Na zakończenie... Na zakończenie kilka słów o samym procesie szybkiego ładowania. Technologie te są dopracowane, są w stanie naprawdę szybko naładować akumulator w naszym smarfonie, ratując nas w kryzysowych sytuacjach. Czy to w firmie na spotkaniu biznesowym, czy na wycieczce po mazurskich jeziorach, odwiedzając na chwilę jakiś lokal, gdzie mając dostęp do gniazdka w kilka chwil podładujemy nasze urządzenie. Wszystkie te technologie korzystają z portu USB. Jednak nie są one ze sobą kompatybilne. Jeśli więc mamy smartfon korzystający z technologii QuickCharge, a znajomy którego odwiedzamy ma ładowarkę przeznaczoną pod DashCharge, nie będziemy mogli sobie szybko naładować naszego telefonu (co nie znaczy, że w ogóle – po prostu będzie się ładować „tradycyjnie”). Trzeba też pamiętać, że technologie te wymagają też często odpowiednich przewodów. Tu nie nada się zwykły najtańszy przewód z marketu. Owszem, proces się zacznie, lecz szybko mogą powstawać straty, które skutecznie obniżą efektywność działania tych technologii lub je uniemożliwią (np. może się przepalić przewód, lub ładowarka zbytnio się nagrzeje, chcąc ‘pokonać’ straty w zbyt cienkim przewodzie). Jednak warto pamiętać, że taki proces jest w pewnym stopniu nadal szkodliwy dla akumulatora na dłuższą metę. Akumulatory nadal nie są idealne. Dotyczy to zwłaszcza wysokiej temperatury, który wydziela się, gdy akumulator jest ładowany tak dużym prądem. Dobrze więc z dobrodziejstw tych funkcji i technologii korzystać rozsądnie, a nie codziennie.