Несмотря на периодическую активизацию разговоров о единых стандартах в области зарядных технологий, почти у каждого крупного производителя смартфонов и другой электроники есть собственная проприетарная разработка в этой области либо адаптация чужой под своим брендом. С учетом роста емкости аккумуляторов, используемых в современных смартфонах, а также скорости их разрядки технологии быстрой зарядки являются сегодня не блажью, а насущной необходимостью. Поэтому они присутствуют не только во флагманских, но и в значительной доле среднебюджетных, а иногда и малобюджетных устройств, но, конечно, в урезанном виде – ведь в дешевых товарах производитель вынужден на чем-то экономить.
Если посчитать все маркетинговые названия технологий быстрой зарядки, то их число приблизится, пожалуй, к паре десятков. Однако действительно стоящих разработок, за которыми стоят полноценные инженерные изыскания, гораздо меньше. Кроме того, уже много лет (с 2007 года) развивается стандарт USB Power Delivery (USB PD), с помощью которого рынок пробуют стандартизировать: последняя версия спецификации под номером 3.1 вышла весной 2021 года.
Тем не менее вендоры продолжают активно развивать собственные разработки, и далеко не всегда в направлении унификации. Попробуем разобраться в зарядных хитросплетениях вместе.
Базовые принципы
Зарядные устройства характеризуются тремя основными параметрами: напряжение (измеряется в вольтах, В), сила тока (измеряется в амперах, А) и выходная мощность (измеряется в ваттах, Вт). Если говорить очень упрощенно, то чем больше выходная мощность зарядного устройства, тем быстрее заряжается гаджет. При этом важно понимать, что одну и ту же выходную мощность можно получить посредством разных комбинаций значений напряжения и силы тока. Например, в самой простой стандартной зарядке, скорее всего, будет использоваться 5V/1А, 5V/2А или 5V/2,5А (реже), что на выходе позволит получать 5, 10 или 12,5 Вт соответственно. В современных быстрых зарядках эти параметры могут доходить до 24V/10А.
Казалось бы, что может быть проще? Однако, как обычно, в реальности всё сложнее и запутаннее. Самые высокие показатели мощности устройство выдает только в начале зарядки полностью разряженного смартфона: чем сильнее заряжена батарея, тем медленнее она будет накапливать заряд. Дозарядка с 70 до 100% может занимать даже больше времени, чем с 5 до 70%. В этом, кстати, причина, почему в рекламных проспектах делают акцент не на полной зарядке, а лишь до определенного уровня. Хотя с каждым годом это становится все менее актуально, так как даже полная зарядка при использовании современных технологий занимает немного времени.
Для каждого зарядного устройства (ЗУ) и технологии, по которой оно работает, существует набор определенных, типичных именно для них стандартных профилей функционирования, отличающихся друг от друга значениями напряжения и силы тока. По мере изменения уровня зарядки происходит поэтапное переключение между ними с определенным шагом. Например, сила тока может оставаться на одном и том же уровне, тогда как напряжение будет постепенно уменьшаться. Это лишь один из десятков возможных сценариев. При помощи технологии быстрой зарядки смартфон в режиме реального времени самостоятельно оценивает состояние аккумулятора и динамически меняет напряжение и силу тока на оптимальные.
Основные отличия технологий быстрой зарядки заключаются в поддержке конкретных режимов зарядки (соотношение напряжения и силы тока), алгоритмах переключения между ними, разнице в шаге плавного изменения напряжения (если такой режим доступен) и различных технологий, призванных продлить срок службы аккумулятора. Некоторые технологии быстрой зарядки совместимы (официально или неофициально) между собой, другие нет. Тут стоит отметить интересный факт: часть производителей даже в случае поддержки их устройством нескольких видов быстрых зарядок не спешат заявлять об этом. Возможно, не желают рекламировать конкурентов.
Несмотря на то, что USB PD 3.1 достаточно современный стандарт, с помощью которого на рынке можно было бы навести порядок, многие вендоры всё еще склонны привязывать пользователей к своим экосистемам, в том числе с помощью технологий быстрой зарядки. Для работы части из них требуется не только смартфон и зарядное устройство с поддержкой оной, но и специальный фирменный кабель. Дело в том, что в кабеле, как и в адаптере/смартфоне, может быть размещен микроконтроллер, определяющий параметры зарядки и даже выдающий разрешение/запрет на зарядку в принципе. Ограничения, которые накладывают производители, чаще всего объясняют заботой о безопасности пользователей, что является правдой лишь отчасти. Тем не менее проверенный временем и опытом совет: по возможности используйте фирменную зарядку либо официально одобренную производителем как совместимую. Это снизит вероятность поломки заряжаемого устройства и случайного воспламенения аккумулятора (и, как следствие, пожара).
Стандарты
Рынок технологий быстрой зарядки весьма динамичен, однако если внимательно присмотреться, то большинство изменений – это череда переименований, ребрендингов и адаптаций. Несмотря на то что значительная часть пропиетарных разработок в этой области является доработанными версиями нескольких основных стандартов, привнесенные в них отличия подчас ставят крест на совместимости двух (трех, четырех и т. д.) родственных, на первый взгляд, технологий. Рассмотрим сложившуюся ситуацию на примере наиболее часто встречающихся разработок.
Quick Charge (Qualcomm)
Самая известная технология быстрой зарядки, широкое распространение которой обусловлено тем, что она по умолчанию поддерживается чипами Qualcomm Snadragon, которые занимают существенную долю на рынке смартфонов.
Первая версия Quick Charge (QC 1.0) вышла в 2013 году и обеспечивала исключительно базовый стандарт зарядки мощностью 10 Вт (5V/2А) – да, по тем временам даже такие параметры считались быстрой зарядкой.
В следующей версии QC 2.0 (2014 г.) диапазон напряжений расширился с 5 до 20 В, а сила тока – до 3 А. При этом стандарт рассчитан на работу в рамках нескольких фиксированных профилей без возможности плавных переходов между ними. Стандартные значения напряжения: 5 В (классы А и Б), 9 В (А и Б), 12 В (А и Б), 20 В (только Б). Стандартные значения силы тока: 1,67, 2 и 3 А. Максимальная допустимая мощность – 18 Вт (9V/2А).
В конце 2015 – начале 2016 года была представлена третья итерация технологии QC 3.0 с диапазоном напряжения от 3,2 до 20 В, причем стало возможным поэтапное изменение показателя с шагом 0,2 В. Сила тока может быть 2,6 либо 4,6 А. Максимальная допустимая мощность – 36 Вт (12V/3А).
В декабре 2016 года сообщили о выходе Quick Charge 4.0 (QC 4.0). Согласно рекламным проспектам, эта вариация технологии стала на 20% быстрее и на 30% эффективнее предшественницы, а также позволила уменьшить нагрев батареи в процессе зарядки на 5 °C. Но ее главное преимущество – имплементация универсального стандарта быстрой зарядки USB Power Delivery 2.0 (USB-PD). Однако на первом этапе в режиме совместимости с USB-PD поддерживались лишь стандартные профили на 5 и 9 В, тогда как в фирменном режиме Quick Charge стало возможным поэтапное изменение напряжения с 3,6 до 20 В с шагом 0,02 В (20 мВ). Сила тока может быть равна 2,6 или 4,6 А, как и в QC 3.0. Таким образом, если максимальная выходная мощность в режиме совместимости с USB PD ограничена 27 Вт (9V/3А), то в обычном режиме она в теории может достигать 100 Вт.
Интеграция с USB PD продолжилась уже в июне 2017 года, когда была представлена новая версия стандарта QC 4+ с поддержкой USB PD 3.0 PPS (Programmable Power Supply). Это позволяет осуществлять зарядку с плавным изменением напряжения как в режиме QC, так и в USB PD. Кроме того, утверждается, что начиная с этой версии у USB-PD приоритет перед QC.
В июле 2020 года появилась QC 5, в рамках которой внесено множество доработок в алгоритмы зарядки, в частности доведена до совершенства поддержка USB PD 3.1 и USB PD PPS. В рамках стандарта можно достигнуть больше 100 Вт выходной мощности. Главное достоинство новой версии технологии заключается в том, что теперь для гаджета, совместимого с QC 5, можно использовать почти любое зарядное устройство, которое официально поддерживает USB PD PPS. Однако фактические мощность и скорость зарядки все равно будут определяться на базе компромисса между смартфоном и чипами, встроенными в адаптер и/или кабель: нюансов, как и прежде, достаточно. Смартфонов, которые официально поддерживают QC 5, пока что не особенно много: например, ASUS ROG Phone 5/5 Ultimate/5s/5s Pro и Xiaomi Mi10 Ultra/Mi11T Pro.
Pump Express (MediaTek)
Аналогичное решение для быстрой зарядки от главного конкурента американской Qualcomm – тайваньской компании MediaTek. На данный момент вышла уже четвертая версия. Как и в случае с Quick Charge, Pump Express по умолчанию поддерживается большинством современных чипов вендора.
Стоит отметить, что ход развития и основные параметры технологии напоминают историю становления и технические характеристики Quick Charge, но при этом в реальности обе долгое время оставались несовместимыми. И только в Pump Express 4.0 появилась поддержка USB PD и USB PD PPS, благодаря чему аксессуары, совместимые с Quick Charge или Pump Express тех версий, которые поддерживают USB PD, стали частично взаимозаменяемыми.
Adaptive Fast Charging и Super Fast Charge (Samsung)
Первая версия технологии быстрой зарядки от Samsung – Adaptive Fast Charging – по своей сути являет собой урезанную копию QC 2.0 и полностью совместима с ней. Впервые AFC была реализована в смартфоне Samsung Galaxy S6. Все последующие версии быстрых зарядок от Samsung (Adaptive Fast Charging, Super Fast Charge) также основаны на базе стандартов QC разных версий и/или USB PD, соответственно, совместимы с ними.
VOOC Flash Charging (Oppo, OnePlus, realme)
Технология VOOC Flash Charging (Oppo VOOC) изначально появилась в смартфонах бренда Oppo. Также она известна под названиями Warp Charge (бренд OnePlus), SUPERVOOC (бренды OnePlus, realme), Dart Charge (realme) и Dash Charge (OnePlus). Изюминка в том, что все упомянутые бренды принадлежат китайской корпорации BBK Elektronics, а перечисленные технологии, по сути, являются доработанными клонами друг друга. Тем не менее отличия есть, в том числе существенные – например, показатели выдаваемой мощности.
В смартфоне realme 8 используется версия технологии Dart Charge, способная выдавать до 30 Вт мощности на максимуме. В realme 9 Pro эта же разработка выдает до 33 Вт при напряжении до 11 В и силе тока до 3 А. В то же время в новом флагмане компании – realme 10 Pro+, представленном в ноябре 2022 года, – используется зарядка SUPERVOOC на 67 Вт (при этом адаптер, идущий в комплекте с гаджетом, на 80 Вт, с запасом). В некоторых обзорах указано, что смартфон поддерживает стандарт USB Power Delivery 3.0, однако официальных подтверждений данной информации найти не удалось.
У разных вариантов этих технологий также есть версии, цифровые индексы, поколения, но перечислять их все по порядку не имеет смысла – легко запутаться. Достаточно сказать, что самая современная версия быстрой зарядки от Oppo была представлена в марте 2022 года на выставке MWC – это SUPERVOOC на 150 Вт (профиль 20VВ/7,5А) с технологией Battery Health Engine (BHE) и SUPERVOOC на 240 Вт (профили 24V/10A и 10V/24А).
Ни одна из технологий быстрой зарядки, разработанных различными подразделениями Oppo, не является официально совместимой со стандартами QC и USB PD.
SuperCharge (Huawei, Honor)
У китайской компании есть несколько вариантов зарядки. Под обычной они понимают 5V/2А (10 Вт). А один из первых вариантов быстрой зарядки назывался Huawei FastCharge и выдавал 9V/2 А (18 Вт). Первая версия супербыстрой зарядки называется Huawei SuperCharge и предлагает мощность 22,5 Вт за счет двух основных профилей: 5V/4,5А или 4,5V/5А. Второе поколение SuperCharge предлагает выходную мощность 40 Вт (профили 10V/4А или 5V/8А). Обычно смартфоны компании с SuperCharge также по умолчанию поддерживают режим FastCharge.
В качестве примера стоит вспомнить смартфоны P30 Pro и Mate 20 Pro, которые поддерживают SuperCharge второй версии – до 40 Вт. В то же время модели попроще – P30 и Mate 20 – способны довольствоваться мощностью не выше 22,5 Вт (первое поколение). Множество бюджетных смартфонов компании (в частности, с ярлыком Lite в названии) поддерживают только FastCharge на 18 Вт. Это, например, P10 Lite, P20 Lite, P30 Lite, Mate 8, Mate 20 Lite и др.
При этом самый свежий флагман Huawei Mate 50 Pro, помимо беспроводной зарядки на 50 Вт, поддерживает Huawei SuperCharge на 66 Вт, для работы которой требуются специальные адаптер и кабель. Максимальная мощность достигается в режиме 11V/6А. Также поддерживаются профили 10V/4А, 10V /2.25А, 4,5V/5А, 5V/4,5А и 9V/2А. Можно ли назвать эту версию SuperCharge третьим поколением – вопрос открытый, ведь в отдельных моделях ранее использовалась версия SuperCharge на 55 Вт, у которой не было официального названия.
Быстрая зарядка Super FastCharge 2.0 также используется во множестве смартфонов бренда Honor, например в Magic, Magic 2, V30, V30 Pro. Стоит отметить, что Huawei Super Charge (SCP) официально совместим с Qualcomm Quick Charge 2.0 и USB Power Delivery (при зарядном напряжении до 5 В).
AdaptiveCharge (Xiaomi)
В официальном списке устройств, поддерживающих QC 3, QC 4+, QC 5, можно с легкостью найти немало смартфонов Xiaomi. Тем не менее упоминания о совместимости с QC или USB PD на рекламных лендингах современных аппаратов Xiaomi найти не удалось, зато сообщается о фирменной технологии быстрой зарядки AdaptiveCharge. Вот и в свежем флагмане Xiaomi 13 заявлено о поддержке именно AdaptiveCharge мощностью 67 Вт. В режиме быстрой зарядки соответствующее фирменное ЗУ выдает напряжение в диапазоне от 5 до 20 В, а силу тока – от 6,2 до 3,25 А.
Существует и еще более мощная версия быстрой зарядки – Xiaomi HyperCharge, которая реализована в Xiaomi 13 Pro (декабрь 2022 г.) и способна обеспечить выходную мощность в 120 Вт. На сайте GSM Arena утверждается, что оба смартфона совместимы со стандартами быстрой зарядки USB PD 3.0 и QC 4. Тем не менее достоверных данных о том, с какой скоростью будет заряжаться смартфон в этих режимах, нет. Судя по всему, речь идет о стандартных профилях работы, которые не позволят достигнуть чрезвычайно высоких показателей мощности, заявленных для фирменных технологий Xiaomi AdaptiveCharge/HyperCharge.
Super mCharge (Meizu)
Похожая ситуация с разработкой Meizu: благодаря Super mCharge некоторые смартфоны компании можно заряжать с мощностью до 55 Вт (11 В / 5 А). При этом поставляемый в комплекте кабель поддерживает в три раза бóльшую – 160 Вт, кроме того, он снабжен чипом E-Mark, который самостоятельно следит за процессом зарядки. Специалисты Meizu утверждают, что для эффективной работы с такой зарядкой пришлось усовершенствовать используемые в их смартфонах батареи. Несмотря на высокую скорость заряда, даже после полных 800 циклов заряда-разряда аккумуляторы, используемые в гаджетах Meizu, сохраняют более 80% своей первоначальной емкости.
Однако дополнительно в качестве примера стоит рассмотреть один из относительно недавних (май 2020 г.) флагманов компании – Meizu 17 Pro. Официально заявлена поддержка QC 3.0, а также режимов работы 5V/3A (15 Вт), 10V/3A (30 Вт) или 20V/1.8A (36 Вт). А смартфон Meizu 18 Pro, который вышел в марте 2021 года, поддерживает USB PD 3.0 и QC 4.
USB Power Delivery (USB Implementers Forum)
Помимо всего, что уже было сказано про стандарт USB PD, стоит напомнить, что его довольно активно поддерживают такие ИТ-гиганты, как Apple, Google и Microsoft. В последние годы все большее число устройств заявлены как официально совместимые с последними версиями этого универсального стандарта, и это хорошо. Тем не менее об окончательной унификации говорить преждевременно, так как многие вендоры заявляют о поддержке USB PD лишь в качестве дополнения к собственным фирменным разработкам. То есть скорость из рекламных роликов – это, вероятнее всего, про собственные наработки конкретного вендора, а не про универсальный USB PD. Однако шансы на успешное будущее у стандарта все еще есть.
Интересная ситуация сложилась со смартфонами Apple iPhone, которые официально поддерживают только USB PD. В связи с этим хотелось бы упомянуть про наглядный эксперимент, опубликованный на YouTube. Автор канала в режиме реального времени зарядил до 100% пять одинаковых iPhone 14 Pro с помощью стандартных фирменных адаптеров на 5, 12, 20, 30 и 35 Вт. В процессе выяснилось, что разница в скорости зарядки от адаптеров на 20, 30 и 35 Вт настолько несущественна (1-2%), что ею можно пренебречь. Разница между 12 и 20 Вт более ощутима: в случае 12-Вт адаптера полная зарядка флагмана Apple займет на 20 минут дольше, чем при использовании 20-Вт. От ЗУ на 5 Вт смартфон по современным меркам заряжался неприлично долго, что ожидаемо – аксессуар использовался для наглядности сравнения.
Выводы
При наличии желания и совместной координации действий производители давно могли бы внедрить и на постоянной основе развивать стандарт зарядки USB PD. Однако шаги в сторону унификации недостаточно серьезные. Чаще можно встретить Power Bank с поддержкой множества технологий быстрой зарядки от того же производителя, чьи смартфоны работают только с помощью фирменных аксессуаров. Поэтому при покупке нового или зарядки для купленного ранее гаджета необходимо внимательно изучить официальную информацию от производителя: какие технологии быстрой зарядки поддерживаются, какие фактические режимы используются, какие рекомендуются кабели (фирменные или любые, соответствующие нужным характеристикам), а также разобраться с возможным наличием искусственных ограничений на использование конкурирующих разработок.
Кроме того, нужно понимать, что в низкобюджетном смартфоне возможности быстрой зарядки, реализуемые за счет основного SoC-чипа устройства, могут быть искусственно занижены в рамках конкретной модели. Не стоит также забывать, что средняя мощность зарядки даже при использовании оригинальных аксессуаров всегда будет меньше максимальной: смартфон регулирует ее в зависимости от уровня заряда батареи, ее температуры и многих других параметров.
В большинстве случаев при попытке зарядить устройство, которое не поддерживает быструю зарядку в принципе или поддерживает не тот формат, который реализован в рамках конкретного ЗУ, ничего плохого не произойдет. Качественные ЗУ большинства известных брендов способны работать в стандартном режиме, когда напряжение не превышает 5 В, а сила тока варьируется от 1 до 3 А. Впрочем, бывает, что телефон не может заряжаться от данного ЗУ. И совсем уже в уникальных ситуациях, если, например, использовать безымянный некачественный кабель, можно повредить заряжаемое устройство. Для большей совместимости с разными ЗУ лучше искать смартфоны, в которых официально заявлена поддержка не только фирменных стандартов вендора, но и тех, что претендуют на универсальность, – сегодня это QC (версий 3, 4, 4+ и 5) и USB PD (версий 3.0 и 3.1). Такие устройства будут заряжаться достаточно быстро не только от фирменных зарядников, идущих в комплекте.
Что касается опасений испортить аккумуляторы использованием быстрых технологий, то в последние годы их принято считать необоснованными: современные технологии быстрой зарядки учитывают реальное состояние батарей, в частности их температуру, и подбирают умеренно щадящий режим их заряда. Впрочем, вероятность того, что некоторые особо быстрые технологии изнашивают аккумуляторы быстрее, чем раньше, остается. Но пока мы вынуждены доверять лабораторным тестам самих производителей и помнить, что любым аккумуляторам свойственно изнашиваться даже на фоне самого бережного использования.