Seguramente muchos notaron que los cargadores de automóviles individuales cargan los teléfonos inteligentes más lentamente que los cargadores de red. Esto es especialmente cierto para los modelos baratos. Al mismo tiempo, pueden pinchar un probador con una carga calibrada y asegurarse de que emitan sus voltios y amperios correctos correctamente.
Hay dos razones para esto. Pero primero, algunas palabras sobre la carga de "iones de litio", la lógica de los controladores en los teléfonos inteligentes y las mentiras de los fabricantes chinos de cargadores.
Teoría
La carga del proceso de "iones de litio" es compleja y de múltiples etapas. Por lo general, consta de dos fases: en la primera etapa (principal), el controlador suministra una corriente constante y espera a que el voltaje en la batería alcance su valor máximo (generalmente a ~ 80% de carga). Luego cambia al modo de recarga. En él, el voltaje regulado máximo se suministra a la batería, que para las baterías modernas es de 4.2-4.4 V (y es imposible excederlo incluso en 0.1 V), con una corriente ajustable. Cualquier persona interesada en detalles sobre la carga, descarga, corrientes permitidas y ciclos de recursos dependiendo del tiempo, temperatura y otros parámetros puede familiarizarse con
este artículo, en la segunda parte de la cual todo esto se describe en detalle.
El controlador controla todos estos procesos. A veces, los controladores se integran en SoC, pero las soluciones externas son más comunes.
Los controladores monitorean simultáneamente varios parámetros del proceso, incluida la corriente, el voltaje de la fuente y las baterías, así como la temperatura de las celdas de la batería. Pero lo más importante, pueden trabajar con un desconocido básico, que es la fuente de energía. Por lo tanto, antes de comenzar a cargar, el controlador realiza una serie de pruebas para comprender las capacidades de la memoria conectada y no sobrecargarla. Después de verificar la memoria, el controlador establece el valor límite de la corriente seleccionada, que considera aceptable y seguro en cada caso.
El parámetro principal que debe verificarse en la etapa de prueba del dispositivo de memoria, muy probablemente, es la caída de voltaje cuando se conecta una determinada carga de corriente. Si el voltaje de una fuente de 5 voltios cae por debajo de 4.8 V, el cargador reduce la carga en un paso y nuevamente monitorea el voltaje. Según mis observaciones, para los teléfonos inteligentes con una corriente de carga máxima regulada de 1 A, los controladores utilizan los siguientes pasos: 0.4 A, 0.5 A, 0.7 A y 1 A. Debe entenderse que el consumo de energía de un teléfono inteligente moderno durante el juego es promedio La complejidad de la acción 3D es de aproximadamente 2.5 Wh; que corresponderá a 0.5 A cuando se interpola a una fuente de alimentación de 5 voltios. El mismo consumo de energía será cuando el teléfono inteligente esté en modo navegador, que es lo que hace con mayor frecuencia en el automóvil. Esto significa que si el teléfono inteligente se usa activamente y la fuente de energía produce menos de 0.7 A, la batería del teléfono inteligente no se cargará (aquí tenemos en cuenta todo tipo de pérdidas).
Pruebas
La cuestión de las pruebas fue provocada por la situación con dos ejercicios que estaban en mi arsenal en uno de los viajes largos. El primero honestamente dio 0,7 A a 5 V, pero el teléfono inteligente que funcionó en el modo de navegador durante varias horas no solo no recargó la carga de su batería, sino que también la agotó por completo. La segunda carga de prueba mostró una confianza de 2 A en cualquiera de los conectores, pero con ella la situación se repitió por completo. Como resultado, pedí tres modelos más en Aliexpress y verifiqué el trabajo de los cinco con una carga estática de 1 y 2 A, así como con cinco teléfonos inteligentes, que estaban disponibles en ese momento.
Las pruebas con estática revelaron dos puntos interesantes: los chinos engañan descaradamente con las características declaradas de los modelos baratos (nadie dudaba aquí). Además, su rendimiento ya bajo disminuye a valores completamente inaceptables después de un par de minutos a medida que se calienta la electrónica de la memoria.
Para no saturar el artículo, decidí eliminar todas las pruebas con cargas estáticas por cuadro, dejando para cada carga solo los valores máximos de corriente y voltaje estables en un puerto antes y después del calentamiento. Pero si alguien quiere ver todas las mediciones estáticas con cargas de 1 y 2 A, se pueden encontrar
aquí . La única advertencia es que tenía un módulo de carga con una corriente máxima de 2 A. Y si el puerto era capaz de entregar más, solo podemos adivinarlo por el nivel de voltaje.
El proceso de prueba en sí mismo fue extremadamente simple: la siguiente carga se conectó a una batería de 7 Ah totalmente cargada de 12 voltios, y a su vez se cargaron cinco teléfonos inteligentes de prueba, cuyas baterías tenían una carga del 25-40%. Para cada teléfono inteligente, se registraron la corriente y el voltaje, que fueron elegidos por ellos para cargar mientras el cargador aún estaba frío.
Había cinco teléfonos inteligentes. Dos viejos: Samsung Galaxy Nexus (GT-i9250) con un consumo de corriente máximo de 1 A y Zopo ZP-100 (corriente máxima ~ 700 mA). Además de tres nuevos: Huawei P9 Light, Apple iPhone SE y ZTE Axon 7 mini. Los dos primeros están limitados a una corriente de 1 A, mientras que ZTE usa la tecnología Qualcomm Quick Charge 2.0 y puede tomar hasta dos amperios de una fuente de 5 voltios.
Aquí hay una tabla general de resultados. La primera línea muestra los parámetros que los cargadores dan en los primeros minutos. En la segunda línea, los que se instalan después de un tiempo. Si la celda está bien, entonces en el paquete de carga de teléfonos inteligentes se utilizó el modo máximo posible. Rojo resaltó los casos en los que el teléfono inteligente incluía un modo más débil que el que originalmente podía cargar.
* - aproximadamente cada quinta vez, el teléfono inteligente establece el modo de corriente mínimo en 0.4 A.
** - en el segundo conector, un resultado estable de no más de 0.4 A a 5.08 V.
*** - en el segundo conector, más de 1.25 A no intentó tomar el teléfono inteligente, mientras que del primero extrajo de forma estable 1.6 A.
Conclusiones de prueba
1. Los chinos mienten descaradamente sobre las características de sus cargos, ya que para todos ellos se prometieron corrientes de hasta 2 A (excepto HZ-008).
2. Hay teléfonos inteligentes "caprichosos" a los que no les gustan todos los cargos.
3. Los controladores para teléfonos inteligentes simples y baratos (y otros dispositivos) son menos exigentes con los cargos (ver ZP-100).
4. Si el voltaje en la fuente cae por debajo de 4.8 V, el controlador de carga reduce la corriente de carga en un paso. En la mayoría de los casos, el ajuste se realiza solo una vez antes de comenzar el proceso de carga.
5. QuickCharge 2.0 monitorea los parámetros de origen constantemente, y no solo antes del inicio del proceso.
6. Si compra una carga económica, siempre existe la posibilidad de que a su teléfono inteligente no le guste, incluso si emite regularmente los amperios y voltios declarados.
Lo que mostró la autopsia
¿Cuál es la razón de esta selectividad? Si deja tras bambalinas el fantástico nihilismo del Galaxy Nexus, que no tomó más de 0.7 A con una sola carga, entonces el resto de los "reclamos" se relacionan con la calidad de las fuentes en términos de corriente y voltaje. Al mismo tiempo, algunos teléfonos inteligentes reconocen cargas problemáticas hasta que la corriente y el voltaje comienzan a agotarse. Lo mejor de todo es el Axon 7 mini.
En todos los modelos de carga, se instalan PWM, que son responsables de reducir el voltaje de 12 a 5 voltios. Se complementan con un filtro LC simple para suavizar la ondulación, y también agregan un condensador a la entrada, como requieren los fabricantes de PWM.
El mismo PWM AD84064Q está instalado en SA 2211 y HZ-008, que, según las especificaciones, no debería producir una corriente estable de más de 0,8 A, lo que vemos en la práctica. Además, cuando se calienta, el rendimiento disminuye significativamente. Y qué tipo de PWM está instalado en carga negra, que mostró los mejores resultados en estática y la corriente total de más de 3 A sigue siendo un misterio. El chip no tenía marcas en absoluto.
Al mismo tiempo, Galaxy Nexus se negó a aceptar más de 0.4 A de él. Se puede suponer que la razón de este comportamiento son las ondas mal suavizadas. Sin embargo, el filtro LC en él parece implementarse mucho mejor que en el mismo SA 2211. Pero es muy difícil verificar su funcionamiento sin herramientas especiales, el mismo osciloscopio. Tal vez compraré un modelo económico de los chinos y realizaré un estudio más detallado.
PD: casi lo olvido, con cargos de red sobre la misma historia. En mi práctica, me encontré con una situación en la que diferentes teléfonos inteligentes tomaban diferentes corrientes de la misma carga. Pero al estar inmediatamente conectados a su nativo, lo usaron al máximo.