Полевое ЗУ для мобильного телефона
Мы не раз рассмотривали схемы повышающих DC-DC преобразователей напряжения, которые используются для зарядки мобильных телефонов всего от одной батарейки.
Всем хорошо знакомы китайские электро зажигалки для газа. Такие зажигалки в основном предназначены для питания от одной или двух пальчиковых батареек. Схема состоит из двух основных частей — плата с преобразователем и высоковольтная катушка. На выходе катушки образуется напряжение высокого потенциала. 
Сама схема преобразователя состоит из блокинг-генератора и тиристора, который работает в ключевом режиме и обеспечивает подачу кратковременных импульсов на первичную обмотку высоковольтной катушки. 
Недавно обнаружил, что я когда-то работал над схемами таких зажигалок и на полках завалялись несколько плат от указанных зажигалок. Платы оказались полностью рабочими. Было решено изготовить несколько полевых зарядных устройств для мобильника, поскольку в ближайшие дни собирался в поход. Аналогичные ЗУ можно приобрести в любой прилавке, но они не устраивают тем, что не способны заряжать телефон и предназначены лишь для подзарядки. Наша зарядка способна обеспечить на выходе напряжение порядка 5-6 вольт (зависит от стабилитрона) при токе до 350мА, но в основном, выходной ток не превышает 250-270мА. Такая зарядка способна полностью зарядить аккумулятор телефона в среднем за 2,5-3часа. За такое время заряжает и стандартное сетевое ЗУ. 
Переделка платы проста до безобразия. Нам нужно убрать из платы все лишнее (тиристор, два резистора и один конденсатор), оставив только задающую часть с трансформатором. 
Заводской трансформатор обеспечивает повышенное напряжение (в районах 50 вольт) если схема питается от одной батарейки, нам же нужно всего 8-9 вольт (остальное сделает стабилитрон). Можно не использовать переделать трансформатор, просто понизив выходное напряжение при помощи стабилитрона, но делать этого крайне не советую, поскольку повышающая обмотка трансформатора намотана проводом 0,05мм, выходной ток будет ничтожным. Для начала снимаем термоусадку с трансформатора. 
Далее снимаем повышающую обмотку (на фото вывод 1-2). Вместо этой обмотки мотаем новую. Обмотка состоит из 15 витков провода 0,6-0,8мм. Дальше трансформатор запаиваем на плату. Сглаживающий конденсатор может иметь емкость 100-1000мкФ ( в моем случае 470 мкФ). Напряжение конденсатора подбираем на 10 или 16 Вольт. Стабилитрон желательно подобрать с мощностью 1ватт, напряжение стабилизации в районе 5-6 Вольт. Стабилитроны 1N4733A (5.1 Вольт 1 Ватт) или 1N4734 (5.6 Вольт 1 Ватт) или аналогичные. 
Диод для выпрямления желательно использовать шоттки, но в моем случае использован импульсный FR107, точнее диод уже имелся на плате зажигалки.
Вот таким простым образом зажигалка превратилась достаточно хорошее зарядное устройство.
Список радиоэлементов
Прикрепленные файлы:
- PLATA-ZARYADKI.lay (15 Кб)
Теги:
АКА КАСЯН 
Опубликована: 11.02.2013 
0 
1
Вознаградить Я собрал 1 2
Оценить статью
- Техническая грамотность
Оценить Сбросить
Средний балл статьи: 4.5 Проголосовало: 2 чел.
Комментарии (4) 
| Я собрал ( 0 ) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
0 
dezertir 18.03.2013 09:03 #
Как с нуля намотать трансформатор или выпаять откуда подобный? VD2 тот же что и VD1?
0
Саша 28.05.2013 13:44 #
Можно по подробней про катушку?
+1
Юрий Рыбалко 18.11.2013 02:46 #
Я собрал схему прикрасно заряжается, с той платы и в тот же корпус пикольно получилось
0
BARS_ 28.07.2015 17:44 #
Может схему перерисуешь, чтобы ошибок не было? А заодно и перестанешь плодить убогие схемы?
Зарядное устройство мобильного телефона
Сетевое зарядное устройство для мобильного телефона в простейшем случае выполняется по схеме однотактного импульсного высокочастотного преобразователя, что позволяет значительно уменьшить габариты источника, к тому же он имеет высокий КПД.
Типовая схема зарядного устройства для мобильного телефона представлена на рисунке 1:
На транзисторе VT1 собран автогенератор, частота которого зависит от ёмкости С4. Запуск автогенератора осуществляется с помощью элементов VD6, VD7 и C3, при этом важно соблюсти полярность подключения выводов обмоток I и III трансформатора.
У разных производителей зарядных устройств мобильных телефонов могут быть некоторые отличия от типовой схемы. Например: диодный мостик VD1 – VD4 заменяют одним диодом, как показано на рисунке 2:
Кроме того, на выходе выпрямителя может быть установлен стабилизатор напряжения на транзисторе VT2.
В схеме преобразователя, для улучшения ключевых характеристик высоковольтного транзистора, дополнительно устанавливают транзистор VT2, как показано на рисунке 3:
Встречаются схемы зарядных устройств для мобильного телефона с индикацией окончания заряда, пример такой показан на рисунке 4:
Подборка схем зарядных устройств мобильного телефона в формате PDF скачать здесь…
Зарядка смартфонов: история, факты, мифы
Сегодня рядовой смартфон щеголяет фантастическими возможностями. Расстраивает лишь одно — аккумулятор, которого едва хватает на день активной работы! В этом посте мы расскажем о том, как и почему эволюционировали источники питания в мобильных телефонах и что представляют собой технологии быстрой зарядки аккумуляторов. А заодно развеем несколько застарелых мифах о «правильном» обращении с батареями.
Привет, Хабр! Мы Anker, и это наш первый, но далеко не последний пост в хабраблоге. Если кто-то ещё не знает, Anker — крупнейший в мире производитель зарядных устройств для мобильной техники для продажи в ритейле, основанный бывшим инженером Google Стивеном Янгом. Однако одними зарядками наше портфолио не ограничивается. Под маркой Anker выпускаются разнообразные USB-кабели и пауэрбанки, наушники и портативные колонки, USB-хабы, док-станции и даже роботы-пылесосы! Причем всё это наши собственные разработки. Мы не занимаемся перемаркировкой чужих продуктов. В штате Anker состоят сотни инженеров, занятых реальными исследованиями, разработкой и испытаниями новых продуктов.
В этом блоге мы будем рассказывать о технологиях через призму нашей специализации, поделимся знаниями и инсайдами от международной команды Anker. Гарантируем, что никакой навязчивой рекламы и маркетинговых заявлений вы здесь не встретите. А прямо сейчас мы совершим маленький экскурс в историю зарядки мобильных телефонов (наша любимая тема). Как заряжались первые мобильники, как работают технологии быстрой зарядки и почему мифы об аккумуляторах давно пора забыть — рассказываем здесь и сейчас.
Батареи в телефонах позавчера, вчера и сегодня
История батарей для телефонов начинается в далеких 1940-х годах, когда в автомобилях полиции города Сент-Луис, шт. Миссури, появились радиотелефоны. Они питались от автомобильного аккумулятора, одного полного заряда которого хватало примерно на шесть коротких звонков. Заряжался автомобильный аккумулятор от включенного мотора автомобиля. Несколько десятилетий мобильные телефоны оставались дорогим аксессуаром премиальных автомобилей бизнес-класса — электроника той эпохи была настолько требовательна к силе тока, что ни один из компактных аккумуляторов не мог её запитать.
Первый автомобильный радиотелефон 1946 года выпуска. С одной стороны, прогрессивные беспроводные технологии. С другой, дисковой набор номера. Источник: Daderot / Wikipedia
Так продолжалось до 1973 года, когда появился первый по-настоящему портативный сотовый телефон Motorola, получивший впоследствии имя DynaTAC 8000X (вышел в продажу только в 1983 году). Телефон довольствовался никель-кадмиевым аккумулятором из шести ячеек общей ёмкостью 500 мА·ч. Одного заряда хватало на 30-40 минут разговора (в зависимости от силы сигнала с базовой станции).
Зарядное устройство для DynaTAC 8000X имело функцию капельной подзарядки — это питание уже заряженной батареи низкими токами для компенсации её саморазряда, чем очень грешат никель-кадмиевые батареи. На восстановление заряда телефона с нуля требовалось 10 часов. Для самых торопливых бизнесменов Motorola предлагала особую быструю зарядку — док-станцию массой 2 кг, которая могла зарядить аккумулятор DynaTAC 8000X всего за час! При этом телефон почти не нагревался, а батарея не деградировала. Фактически быстрая зарядка телефонов появилась не «вчера», а 37 лет назад.
Первый портативный телефон Motorola DynaTAC 8000X и опциональная 2-килограммовая быстрая зарядка для него. Источник: Redrum0486 / Wikipedia, Redfield-1982 / DeviantArt
Пока в первой половине 1990-х мобильники осваивали новые компактные никель-металлогидридные батареи, на рынке аккумуляторов незаметно произошла настоящая революция: в 1991 году Sony выпустила первую литий-ионную батарею, шедшую в комплекте с пленочной видеокамерой CCD-TR1. Литий-ионные аккумуляторы превосходили предшественников по сроку жизни и энергетической плотности. Помимо этого, в них отсутствовал «эффект памяти», что наконец дало покупателям портативной электроники возможность по-новому заряжать свою технику — не дожидаясь полной разрядки батареи и не заряжая её до конца.
С приходом литий-ионных аккумуляторов время работы телефонов в режиме ожидания возросло до дней и даже недель против одного-двух дней ранее. Эпоха «прожорливых» карманных персональных компьютеров (КПК) и тем более смартфонов ещё не пришла, поэтому подзарядка телефона раз в неделю была обычным делом — необходимости в «быстрой» зарядке просто не было. Но прогресс не стоял на месте, и в конце 1990-х годов в продажу поступили литий-полимерные аккумуляторы. Первым телефоном с литий-полимерной батареей стал легендарный Ericsson T28 1999 года выпуска.
Ericsson T28 впечатлял своей «худобой» — всего 15,2 мм в толщину, что по тем временам было очень мало. Благодарить за это стоило новый литий-полимерный аккумулятор. Источник: Holger.Ellgaard / Wikipedia
Это был не новый тип батарей, а лишь небольшой апгрейд литий-ионных ячеек: жидкий электролит в них заменили на твёрдый или гелеобразный, что увеличило энергетическую плотность. Но повышенная энергоплотность дала возможность делать более тонкие аккумуляторы с прежней ёмкостью. Или более ёмкие в прежних размерах. Ёмкость батарей заметно увеличилась, а вот скорость их зарядки не изменилась. В комплекте со смартфонами чаще всего шли максимально дешёвые ЗУ с выходной мощностью около 5 Вт, которым требовалось до трёх часов на восполнение заряда ёмкого аккумулятора. Даже если пользователи покупали адаптеры с мощностью 10 Вт, контроллер питания смартфонов не всегда соглашался подавать на батарею такую мощность, оставаясь верным безопасному профилю 5 В / 1 А. Необходимость заряжать смартфон в течение мучительно долгих нескольких часов заставила шестерёнки прогресса шевелиться — в начале 2010-х годов производители мобильных устройств активно искали способы быстрой подзарядки аккумуляторов. И таки нашли.
Быстрая зарядка: будущее, которое наступило
В конце ХХ века на зарядку телефона в среднем уходило полтора-два часа, но мобильные телефоны работали на одном заряде по несколько дней. Смартфон с огромной для начала 2010-х годов ёмкостью батареи 2000 мА·ч мог быть посажен «в ноль» меньше чем за день — спасибо требовательным играм, потоковому видео и быстрому мобильному интернету.
Так называемая «медленная» зарядка через USB по стандарту USB Battery Charging допускает повышение силы тока зарядного устройства до 2 А при напряжении 5 В, но даже два часа на подзарядку большого смартфона — это слишком долго.
Пожалуй, самый знаменитый блок питания для смартфонов — 5-ваттный зарядник из комплекта iPhone. Из-за малой мощности и проистекающей из этого бесполезности ЗУ со временем перешло в разряд «электронного мусора». В итоге Apple убрала его из комплекта iPhone и Apple Watch. Источник: Apple
В 2012 году был принят стандарт USB Power Delivery, который регламентировал передачу через интерфейс USB напряжения до 20 В и токов до 5 А. Правда, для высоких мощностей требуются высококачественные сертифицированные кабели. На основе спецификаций Power Delivery производители чипов принялись разрабатывать собственные решения для быстрой зарядки смартфонов. Раньше всех это удалось сделать телекоммуникационному гиганту Qualcomm, чей протокол Quick Charge 2.0 стал усовершенствованной версией Power Delivery — в отличие от родительского стандарта, Quick Charge 2.0 работал с любыми кабелями и разъемами Micro-USB 2.0.
Принцип работы Quick Charge 2.0 заключался в поэтапной подаче на аккумулятор повышенного вплоть до 12 В напряжения при постоянном токе до тех пор, пока не зарядится примерно половина батареи. После этого напряжение спадает и скорость зарядки уменьшается, что снижает перегрев смартфона и аккумулятора вместе с ним.
Сейчас актуальна уже пятая версия Quick Charge: Qualcomm обещает зарядить смартфон до 50% за 5 минут и до 100% за 15 минут. Всё потому, что Quick Charge 5.0 предусматривает передачу мощности на смартфон вплоть до 100 Вт. Причём без перегрева аккумулятора — смартфон будет разогреваться не выше чем до 40 °C.
Qualcomm Quick Charge — закрытый лицензируемый стандарт. Он поддерживается только системами-на-чипе Qualcomm Snapdragon, на которых, впрочем, построено порядка 40% современных Android-смартфонов. Также Quick Charge должен поддерживаться зарядным устройством. Добавление Quick Charge в блок питания сказывается на его цене совсем незначительно. Блоки питания с этой технологией обязательно помечаются логотипом с молнией, а сам зарядный порт выделяется цветом.
В Anker PowerPort Speed 5 два разъёма поддерживают Qualcomm Quick Charge — они выделены синим цветом и сопровождаются логотипом технологии (на другом боку ЗУ). Источник: Anker
На основе Quick Charge другими компаниями были разработаны как бы собственные, но полностью совместимые технологии быстрой зарядки: Motorola TurboPower, Xiaomi Mi Fast Charging, Samsung Adaptive Fast Charging, Asus BoostMaster и Vivo Dual-Engine Fast Charging. По сути, они ничем не отличаются от Quick Charge кроме имён, и потому прекрасно работают в паре с блоками питания с поддержкой Quick Charge.
В противовес зарядке повышенным напряжением право на жизнь заслужил и другой подход — зарядка аккумуляторов повышенными токами при обычном напряжении в 5 В. По этому пути, например, пошла китайская BBK Electronics, которой принадлежит бренд OPPO. Технология VOOC (Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging) подаёт на смартфон стандартное для USB напряжение 5 В, но с током не менее 4,0 А. Третья версия VOOC принесла поддержку токов до 5,0 А, а четвёртая версия — до 6,0 А. VOOC под другими именами пришла в смартфоны других брендов BBK Electronics: OnePlus Dash Charge, Vivo Super FlashCharge и Realme Dart Charge.
Маленькие зарядные устройства на 5 Вт из комплекта iPhone за ненадобностью часто даже не вынимают из коробки. Anker PowerPort III Nano при схожих размерах заряжает iPhone с максимальной для него мощностью 18 Вт. Источник: Anker
VOOC и её аналоги работают в паре со специальными аккумуляторами, поделенными на секторы. Батарея с поддержкой этой технологии несёт восемь контактных площадок, через которые параллельно ведётся зарядка нескольких секторов одной батареи.
Так как напряжение заряда через VOOC стандартное, телефону нет нужды снижать его для подачи на аккумулятор, а значит контроллер не будет заниматься понижением, выделяя вредное для батареи тепло. То есть с точки зрения здоровья аккумулятора VOOC более безопасна, чем Quick Charge. Ещё одним преимуществом оказалось то, что при использовании смартфона во время зарядки по VOOC он не перегревается. А вот аппараты с Quick Charge до версии 5.0 лучше не использовать во время подзарядки, иначе смартфоны начинают греться и контроллер питания в целях безопасности снижает напряжение и замедляет зарядку.
VOOC выглядел слишком хорошо до тех пор, пока пользователь не узнавал, что для работы технологии необходим специальный кабель с более толстыми жилами для передачи высоких токов и дополнительным сигнальным контактом на коннекторе.
Для работы технологии быстрой зарядки OPPO VOOC и её аналогов необходим вот такой нестандартный кабель. Кабели со штекером USB-C вместо Micro-USB 2.0 тоже несут дополнительный пин. Источник: AliExpress
Anker PowerIQ — один стандарт, чтоб править всеми
Как вы понимаете, комплектные зарядные устройства к смартфонам всегда поддерживают одну технологию быстрой зарядки (ну, и её «копии»). Если вы являетесь счастливым обладателем гаджетов от разных компаний, например, Apple iPad Pro с Power Delivery, Samsung GALAXY S9 с Adaptive Fast Charging, то зарядка от одного гаджета будет заряжать другой гаджет в медленном режиме.
Для «зоопарка» устройств от разных брендов полезно купить один универсальный адаптер с несколькими выходами для одновременной зарядки всех гаджетов — такой, чтобы зарядное устройство понимало, с каким стандартом быстрой зарядки работает подключенный гаджет, и начинало зарядку согласно этому стандарту.
А вот вам памятка. В этой таблице собраны спецификации самых популярных технологий быстрой зарядки смартфонов в сравнении со всеми версиями USB. Источник: Anker
Во всех зарядках Anker за это отвечает технология Anker PowerIQ. Например, Anker PowerPort Atom III имеет выходы USB-C и USB-A, каждый из которых отмечен значком PowerIQ 3.0 и PowerIQ 2.0 соответственно. К этим выходам можно подключать смартфоны, планшеты и даже ноутбуки с поддержкой USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge и их аналогами — во всех случаях адаптер выберет максимально допустимый режим питания, будь то 5 В / 2,4 А, 9 В / 2 А или даже 12 В / 1,5 А.
Незаменимым помощником в таком случае может стать Anker Powerport III Nano 20W. Это самое тонкое и лёгкое зарядное устройство в линейке Anker. Новинка подойдёт практически к любому устройству Apple и Android и избавит от необходимости иметь персональное ЗУ для каждого гаджета. Оно оснащено одним единственным портом USB-C, способным выдавать до 20 Вт энергии с использованием стандарта Power Delivery. Инженеры Anker Innovations уместили 20Вт в адаптер размером 2,74 х 3,00 см, что сопоставимо с размером 5 рублевой монеты.
В каждом зарядном устройстве Anker с технологией PowerIQ есть чип, который связывается с подключенным гаджетом и выбирает наиболее эффективный для него протокол питания. Например, PowerIQ 3.0 работает с Power Delivery, Quick Charge и Apple Fast Charging. При подключении смартфона чип PowerIQ отправляет команды, которыми предлагает смартфону по очереди поддерживаемые протоколы питания. Если смартфон отвечаёт, что может работать с Power Delivery или Quick Charge, зарядное устройство Anker передаёт данные о поддерживаемом выходном напряжении и токе. Смартфон выберет из предложенных оптимальный для себя режим питания и отправит команду об этом в зарядное устройство. После этого ЗУ Anker будет регулировать напряжение в соответствии с выбранным профилем, а смартфон — потреблять ток в соответствии с протоколом.
Anker PowerPort Atom III может зарядить хоть смартфон, хоть ноутбук, причём с максимально возможной для них скоростью. На выход USB-C подаётся 45 Вт, а на USB-A 15 Вт, причём одновременно. Источник: Anker
Несколько мифов о зарядке аккумуляторов
Пользователи смартфонов до сих пор спорят в интернете о вреде быстрой зарядки для аккумуляторов. Одни упирают на то, что любое отклонение от годами проверенного сочетания 5 В / 2 А (10 Вт) вредит батарее, другие приводят результаты исследований, доказывающих, что подача на телефон мощности даже в 30 Вт если и влияет на здоровье аккумулятора, то крайне незначительно. Этот и ещё несколько мифов о зарядке аккумуляторов мы сейчас безжалостно разгромим.
Конечно, высокие токи заряда и разряда не идут батареям на пользу. Но стоит ли опасаться заряжать гаджет таким образом или негативный эффект от этого если и проявится, то ближе к концу жизни самого смартфона? Ежедневная зарядка в самом щадящем режиме (5 В / 1 А) уменьшит ёмкость литий-полимерной батареи примерно на 10-15% за 400 циклов, что соответствует одному-полутора годам использования устройства. По достижению 500 циклов батарею телефона рекомендуется менять, так как по мере старения ёмкость элемента питания падает не линейно, а по экспоненте.
Влияние быстрой зарядки на износ аккумулятора было проверено специалистами SLAC National Accelerator Laboratory (лаборатория при Стэнфордском университете) еще в 2014 году. Результаты исследования показали, что состояние анода и катода не меняется в зависимости от скорости зарядки аккумулятора. В 2020 году сотрудники сайта DDay.it устроили стресс-тест для смартфона OPPO Find X2 Pro с технологией VOOC. В течение полутора месяцев телефон заряжали адаптером мощностью 65 Вт, за время испытания аккумулятор пережил 248 циклов. Для быстрой разрядки в телефоне создавали искусственную предельную нагрузку, от которой устройство нагревалось до вредных 44 °C. В конце эксперимента батарея потеряла порядка 15% ёмкости, хотя изначально предполагалось, что деградация составит до 35%. Если бы не высокие нагрузки и опасная для аккумулятора температура, падение ёмкости было бы ещё меньше.
Удивительно, что даже в 2020 году среди неопытных пользователей смартфонов гуляют застарелые мифы о «правильной» зарядке. Например, некоторые до сих пор после покупки телефона проводят «раскачку» батареи, несколько раз заряжая устройство до конца и разряжая его до нуля, как это рекомендовалось в начале 1990-х для никель-металлогидридных ячеек. Это якобы помогает задействовать всю ёмкость нового аккумулятора, и если этого не сделать, то смартфон, мол, будет разряжаться раньше, чем должен. Кто-то также называет этот процесс «калибровкой контроллера питания».
На самом деле литий-ионным батареям не нужна никакая «тренировка» перед началом использования устройства, несколько циклов полной зарядки и разрядки вообще никак не повлияют на ёмкость батареи и ни на минуту не увеличат возможное время автономной работы. Контроллер прекрасно знает, с какой ёмкостью ему предстоит работать, да к тому же иногда сам, без участия пользователя, проводит калибровку по мере деградации батареи.
Вырезка из инструкции к Motorola StarTAC. В ней ясно прописано, что никель-металлогидридную батарею перед началом использования надо «раскачать». Телефон также комплектовался литий-ионными батареями, но об их «раскачке» в инструкции ни слова
Легенда о важности «раскачки» аккумуляторов до сих пор питает миф об эффекте памяти. Сам по себе эффект памяти, когда ёмкость элемента теряется из-за частых подзарядок не до конца разряженной батареи, действительно существует. Вот только и ранние литий-ионные, и современные литий-полимерные элементы питания этим эффектом практически не обладают (его проявление ничтожно мало). Эффекту памяти подвержены устаревшие никель-кадмиевые и в меньшей степени никель-металлогидридные аккумуляторы, которые не используются в гаджетах с конца 1990-х годов.
Эффект памяти проявляется из-за укрупнения кристаллов рабочего вещества никель-кадмиевого аккумулятора. Чем крупнее кристаллы, тем меньше общая площадь поверхности. Чем меньше площадь, тем меньше ёмкость батареи. В литий-ионных аккумуляторах укрупнения кристаллов не происходит. На схематичном изображении показаны слева здоровый электрод, а справа электрод с выросшими кристаллами. Источник: Anker
Третий миф гласит, что смартфоны нельзя оставлять подключенными к зарядному устройству надолго, например, на ночь — будто бы батарея перезаряжается сверх меры, отчего теряет ёмкость и даже может загореться. В принципе, в начале 1990-х такое мнение ещё имело право на жизнь, но сейчас, в эпоху литий-ионных батарей с контроллерами нет вообще никакой разницы, как долго вы держите смартфон подключенным к розетке. Затем и придуман контроллер питания, чтобы не допускать перезаряда. Когда аккумулятор заряжен, контроллер видит это и переходит в режим сбережения заряда, снижая потребляемый ток до околонулевых значений.
Ёмкость аккумуляторов мобильных телефонов за четверть века выросла в прямом смысле на порядок, как выросли и «аппетиты» гаджетов. Прогресс в области элементов питания движется не так быстро, как в области графических процессоров или памяти, однако нынешние литий-полимерные аккумуляторы — это настоящее чудо, требующее лишь качественного питания.
Чтобы раскрыть потенциал батареи полностью, наслаждаться безопасной и быстрой зарядкой, следует подобрать хорошее зарядное устройство — комплектные адаптеры смартфонов из экономии чаще всего отвечают только минимальным требованиям для зарядки. Вдвойне разумно завести дома многопортовый универсальный зарядный блок, работающий с несколькими протоколами быстрой зарядки и имеющий выходы USB-A и USB-C для самой современной и устаревающей техники.
- анкер
- зарядное устройство
- мобильные телефоны
- смартфоны
- технологии зарядки
- Блог компании Anker Innovations
- Гаджеты
- Смартфоны
- Энергия и элементы питания
- Умный дом
Что находится внутри современного кабеля для зарядки
Внутри современных кабелей для зарядки находится много разной электроники — кроме самих проводов там есть свои процессоры, оперативная память и даже некоторое подобие операционной системы. По аппаратной мощности железо современного провода для зарядки близко к тем компьютерам, с помощью которых запускали первые спутники и сажали корабли на Луну. Теперь копнём глубже.
Как устроен простейший провод для зарядки
Раньше в самых простых кабелях для зарядки было всего два провода — для плюса и минуса. Одним концом они уходили в блок питания, а другим — в телефон через специальный разъём. Блок питания готовил нужное напряжение и силу тока и отправлял их по проводам напрямую к батарее телефона. Это просто, надёжно, но сейчас этого уже недостаточно.
Ток поступал не сразу в батарею (хотя случалось и такое), а через контроллер. Это такая микросхема, которая встраивается в аккумулятор и следит за тем, как происходит зарядка и как ток в неё поступает. В самом простом случае контроллер отключал заряд, когда его уровень достигал нужного значения. Ниже мы разберём подробнее, как это работало тогда и сейчас.
Современным кабелям для зарядки только двух проводов уже недостаточно. Дело в том, что телефону во время заряда теперь нужно контролировать много разных параметров:
- регулировать силу тока и напряжение;
- следить за температурой аккумулятора и телефона;
- рассчитывать остаточное время зарядки;
- фильтровать и сглаживать всплески и перепады напряжения;
- проверять оригинальность самого провода и зарядного устройства.
Для этого в современные кабели для зарядки добавляют много разной электроники, которая позволяет за всем этим следить и всем этим управлять. Мы расскажем обо всём, что может быть в фирменном кабеле, но что будет конкретно в вашем проводе для зарядки — зависит от производителя и его технических возможностей.
Для сравнения: вот самый простой кабель для зарядки — у него почти нет электроники и ток поступает напрямую на контакты:
А вот оригинальный кабель — со встроенными контроллерами, которые следят за всеми параметрами заряда:
Зачем нужен контроллер батареи
Контроллер батареи не относится к содержимому кабеля для зарядки, но играет важную роль в этом процессе. Он находится на самой батарее, и от него зависит сила тока и напряжение, которые поступают в аккумулятор телефона. Распределять ток и напряжение нужно, чтобы батарея не перегревалась и заряжалась до нужного уровня. Технически без контроллера можно было бы обойтись, но тогда батарея быстро перегреется и может выйти из строя.
Самые простые контроллеры батареи просто останавливали зарядку, если ток не соответствовал нужным параметрам или батарея зарядилась полностью. Сейчас задачи контроллера выросли: он может послать сигнал в блок питания, чтобы он дал напряжение побольше или поменьше, если телефон поддерживает разные режимы зарядки. Ещё он следит за температурой, циклами заряда и общим состоянием батареи — это помогает оценить, на какое время хватит текущего заряда и насколько вообще изношена батарея.
А ещё контроллер батареи берёт на себя всю работу по управлению процессом зарядки, если заряжать телефон самым простым кабелем, где нет электроники, а есть только два провода для питания.
Чип контроля текущего заряда батареи
У большинства современных кабелей есть чипы, которые контролируют уровень текущего состояния батареи и определяют, насколько разряжен аккумулятор. Это синхронизирует работу телефона и зарядника, чтобы в режиме реального времени вычислять накопленный заряд и управлять напряжением на блоке питания, если он это поддерживает.
Например, контроллер текущего заряда «понимает», что батарея заряжена уже на 90%, поэтому остальные 10 процентов лучше зарядить током поменьше, чтобы продлить срок службы батареи. Он может отдать команду контроллеру напряжения, чтобы тот попросил блок питания снизить ток, если блок питания поддерживает такой режим.
Контроллер напряжения
Задача этого контроллера — регулировать напряжение, которое поступает от блока питания в телефон. Он обменивается сигналами с контроллером в телефоне и выбирает нужный режим зарядки.
Например, если контроллер соединяется с электроникой в телефоне и выясняет, что телефон поддерживает быструю зарядку, контроллер разрешает передавать в телефон высокое напряжение и увеличить силу тока. Телефон тоже умеет отдавать сигналы этому контроллеру: в зависимости от настроек железа телефон может попросить зарядное устройство дать ему конкретные значения тока и напряжения, чтобы зарядить батарею оптимальным образом.
Если микросхема в телефоне не узнает контроллер напряжения в кабеле, она перейдёт на самый щадящий режим подачи тока, чтобы не перегреть батарею, или откажется заряжаться.
Контроллер положения разъёма
Большинство современных разъёмов можно вставлять в телефон любой стороной, заряд всё равно пойдёт. За это отвечает контроллер положения разъёма, впаянный в микросхему зарядки. Когда штекер зарядного устройства подключают к телефону, контроллер определяет его положение и переключает ток на нужную сторону контактов.
Это не влияет на остальные параметры зарядки, но позволяет освободить неиспользуемые провода и использовать их, например, для передачи данных при подключении телефона к компьютеру.
Контроллер сертификации
Некоторые производители смартфонов ограничивают работу своих устройств только фирменными зарядками, чтобы избежать скачков напряжения и поломки телефона. В этом помогает контроллер сертификации — в него зашит уникальный идентификационный номер, прописанный в базе данных изготовителя. При подключении зарядки телефон считывает идентификатор чипа и ищет его в базе. Если номер найден, телефон начинает заряжаться. Если такого номера нет, на экране появляется уведомление «Данный кабель или аксессуар не сертифицирован», зарядки не происходит, так как телефон не соединился с зарядником.
Модуль памяти
При подключении кабеля телефон и зарядное устройство обмениваются данными, в том числе о том, какие параметры напряжения установлены в зарядке и какие — в телефоне. Модуль памяти запоминает параметры подключения, которые уже использовались в предыдущем сеансе зарядки, чтобы зарядить аккумулятор максимально быстро, но без лишней нагрузки.
Также в модуле памяти хранится уникальный ключ зарядного устройства, подтверждающий сертификацию, и предустановленные настройки от производителя — с какими силой тока и напряжением может работать зарядник. Туда же записываются временные настройки, которые позволяют контролировать работу других чипов в кабеле и обмениваться данными с телефоном.
Что в итоге
Внутри современных умных кабелей для зарядки спрятан целый микрокомпьютер. В результате обмена сигналов между телефоном и кабелем происходит быстрая зарядка, когда телефон получает нужный ток в нужный момент, или обычная, если нужных микросхем в кабеле нет.
Но главное, зачем нужна вся эта электроника, — сделать процесс заряда максимально безопасным для телефона и продлить срок службы аккумулятора.