2

Разбираемся в стандартах быстрой зарядки: USB Power Delivery и Qualcomm Quick Charge

Егор
1.jpg

Перенесемся мысленно на десять лет назад: на рынке продаются первые iPhone, различные коммуникаторы на Windows Mobile и первые смартфоны на Android. Все они имеют аккумуляторы емкостью в 1200-1500 мАч и зарядки на ~1 А и 5 В, которые позволяли полностью зарядить аккумулятор за полтора-два часа. С учетом того, что устройства того времени в массе своей как минимум спокойно доживали до вечера, а то и вообще жили больше суток — редко кто жаловался на долгое время зарядки. 

Но время шло, емкости аккумуляторов стали расти, время автономной работы — падать, а зарядки оставились такими же: все это в итоге привело к тому, что часто приходилось проводить часы рядом с розеткой, только чтобы смартфон дожил до вечера. И, разумеется, производители стали проблему решать: раз еще больше увеличить емкость аккумуляторов не получается, то нужно их быстрее заряжать — так и появились стандарты быстрой зарядки, о которых мы сегодня и поговорим.

USB Battery Charging Revision 1.2

Стандарт был принят консорциумом USB еще в 2011 году — то есть, его мог абсолютно бесплатно использовать любой производитель, оснащавший свое устройство USB-портом. При этом если стандартный USB 3.0 выдавал не более 900 мА при 5 В, то тут ток возрастает уже до 1.5 А — больше чем в полтора раза, что позволяет существенно сократить время зарядки. 

На деле же особо большого распространения он не получил: зачастую такой мощный USB-порт был лишь в топовых материнских платах и ноутбуках, и помечался он обычно красным цветом или значком молнии:



Увы — производители смартфонов все также продолжали класть в комплект зарядные устройства на 1 А и 5 В, то есть зарядки с Battery Charging 1.2 приходилось покупать отдельно. Но, в любом случае, это позволяло заряжать устройства ощутимо быстрее без вреда для них.

Qualcomm Quick Charge 1.0-2.0

Пожалуй, самый известный стандарт быстрой зарядки, анонсированный Qualcomm в 2013 году. Версия 1.0 поддерживала только чипсет Snapdragon 600. Напряжение все также оставалось стандартным для USB —  5 вольт, а вот ток был поднят до 2 А — то есть, еще на треть больше, чем у BC 1.2. Особого распространения первая версия этого стандарта не получила, так что нет смысла на ней долго останавливаться.

QC 2.0 стал первым действительно популярным стандартном быстрой зарядки. Работал он с устройствами на Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 415, 425, 610, 615, 616, 800, 801, 805, 808 и 810. Основное отличие от предыдущих стандартов — перестал расти ток, который теперь ограничен 2 А, а вот напряжение может повышаться аж до 12 В. Причина этому банальна: подавляющее большинство существующих на тот момент кабелей USB-microUSB поддерживали ток не более 2.4 А, в противном случае они могли начать перегреваться, что уже было опасно (как мы знаем, тепловые потери пропорциональны силе тока и квадрату сопротивления). Поэтому Qualcomm пошли другим путем — банально стали поднимать напряжение, и в итоге максимальная мощность теперь составляет 18 Вт (12 В и 1.67 А) против 10 Вт (5 В и 2 А) у первой версии QC.

Разумеется, для регулирования напряжения теперь использовались специальные контроллеры, которые должны были быть и в зарядке, и в самом смартфоне. «Общались» же они между собой с помощью контактов D+/D- в порте USB, и смартфон выбирал необходимое напряжение и силу тока. Если зарядное устройство не поддерживало QC (то есть не реагировало на специальное напряжение на контактах D+/D-), то зарядка шла стандартным током в 1 А при напряжении в 5 В.

Увы — с выходом QC 2.0 стали возникать первые проблемы: из-за достаточно высокой мощности в 18 Вт аккумуляторы начинали перегреваться, что негативно сказывалось на их сроке работы. Конечно, в стандарте был заложен безопасный диапазон температур, при выходе из которого быстрая зарядка отключалась, но производители зачастую закрывали на это глаза, дабы маркетологи могли радовать пользователей слоганами типа «80% за час».

Все стало еще хуже с выходом горячего Snapdragon 810: с учетом того, что при подключении к зарядке Android зачастую увеличивает фоновую активность (например, обновляются программы), что разогревает CPU, плюс еще и греется аккумулятор от быстрой зарядки — в итоге пользователи массово сталкивались с быстрой деградацией аккумуляторов и умиранием материнских плат от перегрева. Особенно часто это происходило с владельцами LG G4, Nexus 5x и Flex. Компания в ответ на жалобы порекомендовала использовать быструю зарядку только тогда, когда она нужна, а на ночь заряжать обычной медленной — очевидно, что пользователи такой ответ не оценили и подали на LG коллективный иск в суд.

Сама компания Qualcomm не называет время зарядки — она всего лишь говорит, что теперь она идет на 75% быстрее, чем с QC 1.0. Независимые же тесты показывают, что смартфон с аккумулятором на ~3000 мАч можно зарядить с помощью QC 2.0 на 50% примерно за 40 минут.

USB Power Delivery


В 2015 году стали массово появляться устройства с USB-C. Так как этот протокол может содержать в себе множество различных других, зачастую производители стали останавливаться на USB 2.0 или 3.0 — соответственно, никаких проблем с поддержкой QC 2.0 не было. 

Но дальше стало интереснее — консорциум USB создает стандарт Type-C 1.2, который поддерживает ток в 3 А при напряжении 5 В: например, именно такую быструю зарядку имели смартфоны Lumia 950 и 950XL. Казалось бы — все здорово, никаких проблем с QC быть не должно: ан нет, такие кабели внутри имеют специальную управляющую микросхему, которая может работать только при 5 В, а QC 2.0, как мы помним, может поднимать напряжение аж до 12 В. И так как в стандарте QC нет никакой проверки на наличии такой микросхемы в кабеле, все это может печально кончиться и для кабеля, и для смартфона.

Разумеется, Google не могла остаться в стороне, и официально порекомендовала отказаться производителям смартфонов использовать USB-C вместе с QC 2.0. Однако, что было ожидаемо, многие производители (например, OnePlus) заверили пользователей, что с их кабелями проблем не будет, ну а если у вас сгорел смартфон от использования стороннего кабеля — это, как говорится, уже ваши проблемы.

Дальше — еще «веселее»: дабы разграничить кабели, которые могут пропускать 3 А, 1.5 А и 1 А, консорциум USB решил встраивать в них резисторы на 10, 22 и 56 кОм соответственно. Но китайцы как обычно решили ставить в дешевые кабели резисторы только на 10 кОм — это привело к тому, что устройства с поддержкой USB-C 1.2 «понимает», что можно брать 3 А, и запрашивает их у зарядного устройства. Итог тут может быть абсолютно любой — в лучшем случае зарядка отдаст тот ток, который сможет (и вряд ли это будет 3 А), а худшем — просто сгорит, возможно повредив еще и подключенный смартфон.

Ближе к концу 2015 года консорциум USB выпускает спецификации стандарта Power Delivery 3.0, который в будущем, скорее всего, будут использовать все: так, он позволяет задать напряжение от 5 до 20 В и ток от 1.8 до 5 А, так что в итоге максимальная мощность может достигать целых 100 ватт — этого уже хватит для зарядки ноутбука, и многие современные решения типа Xiaomi Notebook или Apple MacBook уже его используют. При этом тип коннектора может быть любым: USB-C, microUSB, даже USB-A, а передача идти в обе стороны: то есть, можно от смартфона зарядить смартфон. При этом есть обратная совместимость с USB-C 1.2, то есть заряжать от зарядки с поддержкой PD ту же Lumia 950 можно. Все возможные комбинации зарядок доступны ниже:


Qualcomm Quick Charge 3.0-4.0

Разумеется, в компании понимали, что проблемы с перегревом нужно решать, и в 2016 году, с выходом Snapdragon 820/821, была представлена технология QC 3.0. Qualcomm перестала гнаться за мощностью — она все также осталась в пределах 18 Вт, зато теперь была гибкая настройка напряжения: если в версии 2.0 были жестко заданы 5, 9 или 12 В, то тут можно было изменять напряжение с шагом в 0.2 В в диапазоне 3.6-20 В. К тому же сами производители смартфонов теперь могли ограничить максимальное напряжение, например, на уровне 12 В. Плюсуя сюда то, что новые Snapdragon (поддерживаются 821, 820, 620, 618, 617 и 430) были все же холоднее провального 810-ого, в итоге можно считать, что проблема с перегревом была решена.

Увы — другая проблема, с USB-C, все еще осталась, так что использовать сторонние кабели для быстрой зарядки через этот порт все еще было рискованно. Что касается скорости зарядки, то компания обещает, что большая часть смартфонов с QC 3.0 зарядится до 70% за полчаса:



Стандарт QC 4.0 был представлен в конце 2016 года и решал множество проблем: во-первых, теперь его можно было использовать с любыми USB-C кабелями — разумеется, от них будет зависеть скорость зарядки, но все еще в любом случае она будет идти быстрее, чем со стандартными 1 А и 5 В. Вторая его особенность — полная совместимость с Power Delivery, так что сначала зарядка опрашивает подключенное устройство, поддерживает ли оно PD, и если нет — переключается на режим QC.

Спецификации стандарта QC 4.0 те же, что и у 3.0 — до 18 Вт при токе до 2 А и напряжении до 12 В, и до 27 Вт через стандарт PD. Поддерживаемые чипсеты — Snapdragon 630, 636, 835. По словам Qualcomm, новая технология позволит всего за 5 минут подзарядить устройство с аккумулятором емкостью 2750 мАч для 5 часов использования, а за 15 минут зарядить батарею с нуля на 50 %.

Технология QC 4+, представленная в 2017 году, сильно от 4.0 не отличается: так, технология Dual Charge позволяет разделить ток на два потока, что снижает температуру на 3 градуса и увеличивает скорость зарядки на 15%. Поддерживаемые чипсеты — Snapdragon 660, 670, 710, и 845.

Общая таблица всех версий QC выглядит так:


Обратная совместимость

Все версии QC, начиная с 2.0, являются обратно совместимыми: так, если телефон имеет более новую версию QC, чем зарядка, то будет использоваться протокол, который поддерживает зарядка, но с энергоэффективностью версии, которая используется в телефоне. Если же подключить смартфон с более старой версией QC к зарядке с более новой, то эффект будет полностью аналогичен использованию зарядки с той же версией QC, что и поддерживает устройство.

Совместимость Power Delivery с Quick Charge 2.0 и 3.0

Как я писал выше, официально ее нет, но на практике возможны различные варианты: так, есть смартфоны, типа того же Nexus 5x или 6p, которые поддерживают и PD, и QC — они в обоих случаях будут заряжаться быстро. Второй вариант — зарядное устройство и гаджет «не поймут» друг друга, и будет идти стандартная медленная зарядка с 1 А и 5 В, или же зарядка вовсе идти не будет. Но может быть и самый худший вариант: на устройство без поддержки PD подастся 3 А и 5 В (стандарт USB-C 1.2) из-за «неправильного» кабеля с резистором на 10 кОм, и тут уже ситуация будет непредсказуемой: стандарт QC с такими токами не работает, то есть смартфон может банально сгореть, а может просто откажется заряжаться. Поэтому если ваше устройство поддерживает QC 2.0 или 3.0 — очень тщательно выбирайте и кабель, и зарядное устройство.

В заключительной части статьи мы поговорим про быстрые зарядки от других производителей типа Apple, Huawei, Mediatek и прочих.
19

Будь в курсе последних новостей из мира гаджетов и технологий

Мы в соцсетях

Комментарии

Lord
+159
Пожалуй, единственный человек, который здесь пишет дельные вещи.
28 ноября 2018 в 17:08
#
+2
Соглашаюсь с комментом выше
28 ноября 2018 в 17:27
#
+85
Соглашусь с комментом, который выше этого коммента.
28 ноября 2018 в 20:51
#
Владислав Конт
0
соглашусь с комментом выше, который согласился с комментом выше, в свою очередь, который согласился с комментом ещё выше!
28 февраля 2020 в 08:52
#
Владислав Конт
0
Соглашусь с комментом, который выше этого коммента, который согласился с комментом выше и который в свою очередь тоже согласился с комментом ещё выше.
28 февраля 2020 в 08:58
#
Владислав Конт
0
Соглашусь с комментом, который выше этого коммента, который согласился с комментом выше и который в свою очередь тоже согласился с комментом ещё выше.
28 февраля 2020 в 08:57
#
+101
Что будет если к зарядке QC 3-4 подключить провод от iphone и начать заряжать его? Если это 8, X, XS, XR айфоны
28 ноября 2018 в 18:42
#
Егор Морозов
+1765
QC 3 — скорее всего будет обычная медленная зарядка, QC 4 — так как он поддерживает PD, как и новые айфоны, то будет быстрая зарядка. А вообще подробнее уже в следующей статье про это расскажу.
28 ноября 2018 в 18:44
#
Lord
+159
Если по айфону это можно как то понять, не засекая по секундомеру время, то могу проверить вечером. У самого ведро, оно само пишет как именно в данный момент идет зарядка. Если скажете где это в огрызке посмотреть — проверю.
28 ноября 2018 в 19:06
#
Егор Морозов
+1765
Нет, iPhone никак не показывает, что заряжается быстро или медленно, так что тут только засекать время.
28 ноября 2018 в 19:24
#
s_medik
+3092
С обычным проводом iPhone вы не получите быструю зарядку. Так как Power Delivery работает через USB Type-C, соответсвенно и провод вам нужен USB Type-C — Lightning.
От зарядки QC 3.0. вы получите обычный заряд через стандартный кабель, а от QC 4.0 быстрый заряд, потому что он совместим с Power Delivery.
28 ноября 2018 в 23:55
#
Егор Морозов
+1765
Вообще-то комплектный кабель от iPhone никак к заряднику с QC 4 не подключите, ибо они все только с USB-C, так что изначально было очевидно, что придется покупать кабель Lightning — USB-C. А то, что PD работает через USB-C — ни разу не обязательно, может быть и USB-A, стандарт это не запрещает.
29 ноября 2018 в 00:11
#
s_medik
+3092
Вас спрашивают как будет работать ЗУ QC 3.0 и 4.0 с проводом от iPhone, а вы лишь делаете догадки.
Потом на мой комментарий пишите что «вообще-то».
И давайте вместе, Егор, поищем зарядку Power Delivery с разъёмом USB-A?!
29 ноября 2018 в 01:33
#
Егор Морозов
+1765
Вас спрашивают как будет работать ЗУ QC 3.0 и 4.0 с проводом от iPhone
вы считаете людей настолько глупыми, что они не смогут понять, что USB-A в USB-C не вставляется?) Вопрос был явно не в проводе, а в техническом аспекте — будет ли быстрая зарядка или нет.
Потом на мой комментарий пишите что «вообще-то».
Что, собственно, не так-то? Вы написали очевидную вещь и повторили мой коммент, и ошиблись с PD.
И давайте вместе, Егор, поищем зарядку Power Delivery с разъёмом USB-A?!
Вот вам, уважаемый s_medik, замечательный тестер, где и USB-A, и microUSB могут работать с токами аж до 3 А при 5 В — то есть стандарт Power Delivery второй версии — https://www.ixbt.com/live/kyrie1965/testery-power-z-s-podderzhkoy-usb-power-delivery-ot-kompanii-chargerlab.html . Ниже прикрепил картиночку с описанием стандарта PD первой версии — и, сюрприз, там есть вариант с 5 В и 2 А — надеюсь, вы самостоятельно найдете такие зарядки, или от меня требуется ссылка на них?
29 ноября 2018 в 02:01
#
s_medik
+3092
1. С трех аккаунтов меня тут за 5 минут минусовать не нужно, вы же все же автор этого портала, поэтому будте готовы к диалогу, даже если вам он не нравится. Хотя к вам я вообще в комментарии не обращался. Но реакция ваша понятна — уронила Маша мячик!
2. Вам задают вопрос про QC 3.0 и провод от iPhone, вы пишете ответ со словами «скорей всего». Т.е. вы пишете статью о быстрых зарядках, должны вроде разобраться в этом вопросе, но однако употребляете выражение «скорей всего».
Я вам подскажу тогда — точно через зарядку QC 3.0 iPhone будет заряжаться как и от обычного зарядника!
3. Вы серьезно мне отвечаете скрином с PD 6-летней давности?
4. В тестерах Power Delivery работает через USB Type-C, micro служит для питания. И не нужно мне говорить про стандарты 6-летней давности, с мощностью которых работают уже обычные ЗУ. И судя по первой же ссылке в Яндексе, эти тестеры вы не долго искали.
5. Ну и на сладкое — конечно же жду от вас ссылок на современные зарядные устройства с поддержкой Power Delivery и разъёмом USB-A.
С таким же успехом можете поискать iPhone X с коннектором 30pin.

P.S И в минусы больше не играйте, а то придётся Денису жаловаться))
29 ноября 2018 в 03:08
#
Егор Морозов
+1765
С трех аккаунтов меня тут за 5 минут минусовать не нужно
Вы вроде уже четвертый год на сайте, должны знать, что «вес» плюсов/минусов автора втрое больше. И если нажать на репутацию своего поста, то будут видны ники всех, кто его оценил. Но если вам минусование делает так больно — что ж, окей, больше не буду).
Вам задают вопрос про QC 3.0 и провод от iPhone, вы пишете ответ со словами «скорей всего».
Знаете в чем юмор? В том, что я действительно разобрался, в отличие от вас. Проблема в том, что зарядок с чистым QC практически нет — большая часть тех, что с того же алика, способны выдать 2-2.4 А и 5 В для любого устройства — а те же iPhone Plus могут их взять. А могут и нет, тут как повезет. Из-за этого и идет мое «скорее всего» — к тому же я написал, что подробно объясню в следующей части.
Вы серьезно мне отвечаете скрином с PD 6-летней давности?
А почему, собственно, нет? Как тогда по вашему классифицируется зарядка, например, в 2 А и 5 В — это не BC 1.2, там максимум 1.5 А. Или вы хотите сказать, что в консорциуме USB сидят дураки, которые никак не обозвали целый диапазон токов от 1.5 до 3 А с 5 В?)
micro служит для питания
А нам нужно иное?)
И судя по первой же ссылке в Яндексе, эти тестеры вы не долго искали.
эмм это даже комментировать не буду. Я видать должен был весь инет на уши поставить?)
Ну и на сладкое — конечно же жду от вас ссылок на современные зарядные устройства с поддержкой Power Delivery и разъёмом USB-A.
Еще раз. Зарядка 2 А и 5 В — это PD. Нравится вам это или нет — таков стандарт. Когда он принят — дело десятое, сейчас в ноуты до сих пор USB 2.0 15-летней давности ставят, и 3.0 9-летней.
И в минусы больше не играйте, а то придётся Денису жаловаться))
И вам того же советую). А то как минусовать — все герои, а получать по три минуса сразу — все уходят).
29 ноября 2018 в 09:52
#
Шимон Робинзон
–1
Официально айфон 7 не поддерживает быструю зарядку, но с быстрой зарядкой 29вт от эпл, он заряжается на полчаса быстрее чем от 5втной. Я решил проверить с квикчарж3.0 от сяоми, которая прекрасно работает с сяоми, и нифига она не быстрее, тоже самое что и 5вт. проверял двумя кабелями, своим от фокскон, и угриновским новым, там написано что он держит 2.4а , но не помогло
14 января 2019 в 13:07
#
+2
Кабеля? Может все же кабели?
28 ноября 2018 в 19:04
#
+291
Было интересно почитать, не часто тут увидишь такие статьи.
29 ноября 2018 в 00:31
#
Рафаэль Алиханов
+2
Я прям радуюсь, когда выходят статьи от Морозова! Спасибо!
30 ноября 2018 в 09:49
#
Петр Каросанидзе
0
хорошая статья!

"Поэтому если ваше устройство поддерживает QC 2.0 или 3.0 — очень тщательно выбирайте и кабель, и зарядное устройство."

А если USB PD поддерживает, то тоже тщательно?)
3 декабря 2018 в 01:50
#
Stas Overflow
0
Егор Морозов, спасибо за статью! Все ещё лучший разбор зарядных устройств в рунете. Подскажите, была ли вторая часть? Если да, можно добавить ссылку на неё в эту статью.
9 января 2020 в 14:02
#
borilos
–10
4 июля 2020 в 19:00
#