Viele Hersteller behaupten, dass ihre Ladegeräte schnelle Ladegeschwindigkeiten liefern. Schnelles Aufladen oder schnelles Aufladen ist der Begriff, der von den Marketingfirmen verwendet wird, um ihre Ladegeräte zu vermarkten und zu zeigen, dass sie schneller aufladen können als die normalen 5-W-Ladegeräte. In diesem Artikel werden wir hauptsächlich über schnelles Laden im Zusammenhang mit Smartphones sprechen.
Schnellladegeräte sind auch für Laptops möglich, aber jetzt wollen wir erst einmal die Elektronik hinter Smartphone-Ladegeräten und Ladereglern verstehen.
Wie funktioniert ein Schnellladegerät?
Um zu verstehen, wie ein Schnellladegerät funktioniert, müssen wir zunächst wissen, wie ein Lithium-Ionen-Akku geladen wird. Lithium-Ionen-Akkus werden in unseren Smartphones und anderen elektronischen Geräten verwendet, aber sie werden nicht linear aufgeladen. Wenn ein Benutzer das Telefon an das Ladegerät anschließt, wird der Akku von 2 V auf eine Spitzenspannung von 4,2 V aufgeladen. Der Ladevorgang erfolgt bei diesen Akkus in zwei Phasen.
Die erste Phase des Ladevorgangs reicht von 0 % bis 50 % des Ladevorgangs. In dieser Phase werden der Batterie der höchste Spitzenstrom und die höchste Spitzenspannung entnommen, die in dieser Phase konstant bleiben. Daher sind Schnellladetechnologien am effektivsten, wenn die Batterie weniger als 50 % voll ist. Nach 50 % beginnt der Strom, der dem Akku entnommen wird, zu sinken. Daher werden die ersten 50 % Ihres Telefons wesentlich schneller geladen.
Die zweite Phase beginnt, wenn der Akku den größten Teil seiner Ladung erhalten hat. Der Laderegler senkt die Spannung und die Stromaufnahme, was eine Überhitzung des Telefons verhindert, so dass das Smartphone sicher bleibt. Aus diesem Grund gibt es nach 80 % Ladung keinen großen Effekt mehr, da der Akku deutlich langsamer geladen wird als in Phase eins. Für die Höhe der Spannung und des Stroms, die durchgelassen werden, wird der Laderegler-Schaltkreis im Inneren des Telefons verwendet. Darüber hinaus gibt es Temperatursensoren und Spannungsmesser im Inneren, die den Akku überwachen, um seine langfristige Gesundheit zu gewährleisten.
Das einfache USB-Ladegerät sendet nur 5V, 0,5A, was einer Leistung von nur 2,5W entspricht. Schnellladegeräte wie der SuperCharger von Huawei liefern 40 W, also 10 V und 4 A. Einige chinesische Unternehmen erreichen sogar bis zu 100 W. Schnellladegeräte haben ein gemeinsames Konzept: Sie liefern mehr Strom. Aber schadet mehr Spannung nicht unserem Akku?
Dafür verwenden Schnellladegeräte einen Abwärtswechselrichter, allgemein bekannt als Schaltnetzteil, das die Spannung senkt und den Strom erhöht. Je höher der Strom, desto schneller wird die Batterie mit Ladung gefüllt. Die Leistung bleibt gleich, wenn man den Wirkungsgrad des Abwärts-Wechselrichters nicht berücksichtigt.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Anwendung von mehr Leistung ergibt, ist die Berücksichtigung des Leistungsverlusts in den Übertragungskabeln. Je länger das Kabel ist, desto größer ist der Widerstand gemäß der folgenden Formel: