Wielu producentów twierdzi, że ich ładowarki zapewniają szybkie ładowanie. Szybkie ładowanie lub szybkie ładowanie jest terminem używanym przez firmy marketingowe do sprzedaży swoich ładowarek i pokazać swoją zdolność do ładowania szybciej niż regularne 5W ładowarki. W tym artykule, będziemy głównie mówić o szybkim ładowaniu związane z smartfonów.
Szybkie ładowarki są również możliwe dla laptopów, ale na razie zrozummy elektronikę stojącą za ładowarkami smartfonów i kontrolerami ładowania.
Jak działa szybka ładowarka?
Aby zrozumieć jak działa szybka ładowarka, musimy najpierw wiedzieć jak ładowana jest bateria litowo-jonowa. Baterie litowo-jonowe są używane w naszych smartfonach i innych urządzeniach elektronicznych, ale nie ładują się one liniowo. Kiedy użytkownik podłącza telefon do ładowarki, bateria ładuje się od 2V do szczytowego napięcia 4,2V.Ładowanie w tych bateriach odbywa się w dwóch fazach.
Pierwsza faza ładowania jest od 0%-50% ładowania. W tej fazie, najwyższy szczyt prądu i napięcia są pobierane do akumulatora i pozostaje stała w całej tej fazie. Dlatego technologie szybkiego ładowania są najbardziej efektywne, gdy bateria jest naładowana w mniej niż 50%. Po przekroczeniu 50%, prąd pobierany przez baterię zaczyna spadać. Dlatego pierwsze 50% telefonu ładuje się znacznie szybciej.
Druga faza rozpoczyna się, gdy bateria otrzymała większość swojego ładunku. Kontroler ładowania obniża napięcie i pobierany prąd, co zapobiega przegrzewaniu się telefonu zapewniając bezpieczeństwo smartfona. Dlatego też po 80% naładowania nie ma zbyt dużego efektu, ponieważ ładuje się on znacznie wolniej niż w fazie pierwszej. Aby ilość napięcia i prądu mogła być przepuszczona, wewnątrz telefonu stosowany jest układ kontrolera ładowania. Ponadto, istnieją czujniki temperatury, woltomierze wewnątrz monitorowania podczas baterii zapewniając ich długotrwałe zdrowie.
Podstawowa ładowarka USB wysyła tylko 5V, 0,5A, który jest tylko 2,5W mocy. Szybkie ładowarki jak SuperCharger z Huawei dostarczyć 40W mocy, która jest 10V, 4A. Niektóre chińskie firmy nawet uderzyć do 100W. Szybkie ładowarki mają wspólną koncepcję i to jest dostarczanie większej mocy. Ale czy większe napięcie nie zaszkodzi naszej baterii?
Do tego, szybkie ładowarki używają przetwornicy buck, ogólnie znanej jako switch mode step down power supply, która obniża napięcie i zwiększa prąd. Większy prąd powoduje szybsze napełnianie akumulatora ładunkami. Moc pozostaje taka sama, jeśli nie weźmiemy pod uwagę wydajności przetwornicy buck.
Inną zaletą stosowania większej mocy jest zwrócenie uwagi na straty mocy w kablach transmisyjnych. Im większa długość kabla, tym większa będzie jego rezystancja, zgodnie z wzorem:
.