Certamente, muitos notaram que os carregadores de carros individuais carregam os smartphones mais lentamente que os carregadores de rede. Isto é especialmente verdade para modelos baratos. Ao mesmo tempo, eles podem cutucar um testador com uma carga calibrada e garantir que voltem corretamente os volts e amperes corretos.
Existem duas razões para isso. Mas primeiro, algumas palavras sobre o carregamento do "íon de lítio", a lógica dos controladores nos smartphones e as mentiras dos fabricantes chineses de carregadores.
Teoria
Carregar o processo de "íons de lítio" é complexo e estágios múltiplos. Geralmente consiste em duas fases: no primeiro estágio (principal), o controlador fornece uma corrente constante e aguarda que a tensão na bateria atinja seu valor máximo (geralmente com ~ 80% de carga). Em seguida, alterna para o modo de recarga. Nele, a tensão máxima regulada é fornecida à bateria, que para as baterias modernas é de 4,2-4,4 V (e é impossível exceder mesmo 0,1 V), com uma corrente ajustável. Qualquer pessoa interessada em detalhes sobre carga, descarga, correntes permitidas e ciclos de recursos, dependendo do tempo, temperatura e outros parâmetros, pode se familiarizar com
este artigo, na segunda parte da qual tudo isso é descrito em detalhes.
O controlador controla todos esses processos. Às vezes, os controladores se integram ao SoC, mas as soluções externas são mais comuns.
Os controladores monitoram simultaneamente vários parâmetros do processo, incluindo corrente, tensão da fonte e baterias, bem como a temperatura das células da bateria. Mas o mais importante, eles são capazes de trabalhar com um desconhecido básico, que é a fonte de energia. Portanto, antes de iniciar o carregamento, o controlador realiza uma série de testes para entender os recursos da memória conectada e não sobrecarregá-la. Após verificar a memória, o controlador define o valor limite da corrente selecionada, que considera aceitável e segura em cada caso.
O principal parâmetro a ser verificado no estágio de teste da memória, provavelmente, é a queda de tensão quando uma certa carga de corrente é conectada. Se a tensão de uma fonte de 5 volts cair abaixo de 4,8 V, o carregador reduz a carga em um passo e monitora novamente a tensão. De acordo com minhas observações, para smartphones com uma corrente de carga máxima regulada de 1 A, os controladores seguem as seguintes etapas: 0,4 A, 0,5 A, 0,7 A e 1 A. Ao mesmo tempo, deve-se entender que o consumo de energia de um smartphone moderno ao jogar em média A complexidade da ação 3D é de aproximadamente 2,5 Wh; o que corresponderá a 0,5 A quando interpolado para uma fonte de alimentação de 5 volts. O mesmo consumo de energia ocorrerá quando o smartphone estiver no modo de navegador, o que costuma ser feito no carro. Isso significa que, se o smartphone for usado ativamente e a fonte de energia produzir menos de 0,7 A, a bateria do smartphone não será carregada (aqui levamos em consideração todos os tipos de perdas).
Testes
A questão dos testes foi motivada pela situação com dois exercícios que estavam no meu arsenal em uma das viagens longas. O primeiro deu honestamente 0,7 A a 5 V, mas o smartphone trabalhando no modo de navegador por várias horas não apenas não reabasteceu a carga de sua bateria, mas também a exauriu completamente. A segunda carga de teste mostrou 2 A em um dos conectores, mas com ela a situação foi completamente repetida. Como resultado, pedi mais três modelos no Aliexpress e verifiquei o trabalho dos cinco com uma carga estática de 1 e 2 A, bem como com cinco smartphones, que estavam à mão na época.
Testes com estática revelaram dois pontos interessantes: os chineses enganam descaradamente com as características declaradas de modelos baratos (ninguém duvidou aqui). Além disso, seu desempenho já baixo diminui para valores completamente inaceitáveis após alguns minutos, à medida que os componentes eletrônicos da memória são aquecidos.
Para não bagunçar o artigo, decidi remover todos os testes com cargas estáticas por quadro, deixando para cada carga apenas os valores máximos de corrente e tensão estáveis em uma porta antes e depois do aquecimento. Mas se alguém quiser ver todas as medidas estáticas com cargas de 1 e 2 A, elas podem ser encontradas
aqui . A única ressalva é que eu tinha um módulo de carga com uma corrente máxima de 2 A. E se a porta era capaz de fornecer mais, só podemos adivinhar pelo nível de tensão.
O processo de teste em si foi extremamente simples: a próxima carga foi conectada a uma bateria de 7 Ah totalmente carregada de 12 volts e cinco smartphones de teste, por sua vez, foram carregados, cujas baterias eram de 25 a 40% carregadas. Para cada smartphone, foram registradas corrente e tensão, escolhidas por eles para carregar enquanto o carregador ainda estava frio.
Havia cinco smartphones. Dois idosos: Samsung Galaxy Nexus (GT-i9250) com consumo máximo de corrente de 1 A e Zopo ZP-100 (corrente máxima ~ 700 mA). Além de três novos: Huawei P9 Light, Apple iPhone SE e ZTE Axon 7 mini. Os dois primeiros são limitados a uma corrente de 1 A, enquanto o ZTE usa a tecnologia Qualcomm Quick Charge 2.0 e pode levar até dois amperes de uma fonte de 5 volts.
Aqui está uma tabela geral de resultados. A primeira linha mostra os parâmetros que os carregadores emitem nos primeiros dois minutos. Na segunda linha, aqueles que são instalados após algum tempo. Se a célula estiver OK, no pacote de carregamento do smartphone o modo máximo possível foi usado para ela. Casos destacados em vermelho nos quais o smartphone incluía um modo mais fraco do que o original poderia carregar.
* - aproximadamente a cada quinta vez, o smartphone define o modo atual mínimo como 0,4 A.
** - no segundo conector, um resultado estável não superior a 0,4 A a 5,08 V.
*** - no segundo conector, mais de 1,25 A não tentou pegar o smartphone, enquanto no primeiro ele extraiu estavelmente 1,6 A.
Conclusões do teste
1. Os chineses mentem descaradamente sobre as características de suas cobranças, pois para todas elas foram prometidas correntes de até 2 A (exceto HZ-008).
2. Existem smartphones "caprichosos" que não gostam de todas as cobranças.
3. Os controladores de smartphones simples e baratos (e outros dispositivos) são menos exigentes quanto às cobranças (consulte ZP-100).
4. Se a tensão na fonte cair abaixo de 4,8 V, o controlador de carregamento reduz a corrente de carga em uma etapa. Na maioria dos casos, o ajuste é feito apenas uma vez antes de iniciar o processo de carregamento.
5. O QuickCharge 2.0 monitora os parâmetros de origem constantemente, e não imediatamente antes do início do processo.
6. Se você comprar uma tarifa barata, sempre haverá uma chance de o seu smartphone não gostar, mesmo que emita regularmente os amplificadores e volts declarados.
O que mostrou a autópsia
Qual o motivo dessa seletividade? Se você deixar nos bastidores o fantástico niilismo do Galaxy Nexus, que não levou mais de 0,7 A de uma única carga, o restante das "reclamações" diz respeito à qualidade das fontes em termos de corrente e tensão. Ao mesmo tempo, alguns smartphones reconhecem cargas problemáticas até que a corrente e a tensão comecem a se esgotar. O melhor de tudo isso é o Axon 7 mini.
Em todos os modelos de carregamento, são instalados PWMs, responsáveis por diminuir a tensão de 12 para 5 volts. Eles são complementados com um simples filtro LC para suavizar a ondulação e também adicionam um capacitor à entrada, conforme exigido pelos fabricantes de PWM.
O mesmo PWM AD84064Q está instalado na SA 2211 e HZ-008, que, de acordo com as especificações, não deve produzir uma corrente estável superior a 0,8 A, o que vemos na prática. Além disso, quando aquecido, o desempenho cai significativamente. E que tipo de PWM é instalado no carregamento preto, que mostrou os melhores resultados em estática e a corrente total de mais de 3 A permanece um mistério. O chip não tinha marcas.
Ao mesmo tempo, o Galaxy Nexus recusou-se a aceitar mais de 0,4 A. Ele pode ser assumido que o motivo desse comportamento são ondulações suavizadas. No entanto, o filtro LC parece ser implementado muito melhor do que na mesma SA 2211. Mas é muito difícil verificar sua operação sem ferramentas especiais, o mesmo osciloscópio. Talvez eu compre algum modelo barato dos chineses e realize um estudo mais detalhado.
PS Eu quase esqueci, com taxas de rede sobre a mesma história. Na minha prática, me deparei com uma situação em que smartphones diferentes pegavam correntes diferentes da mesma carga. Mas estando imediatamente conectados ao seu nativo, eles o usaram ao máximo.