Многие из вас удивятся, когда узнают, что обычные щелочные (alkaline) батарейки можно заряжать с помощью специального зарядного устройства. Я провёл эксперимент, чтобы выяснить, сколько энергии способны дать батарейки после перезарядки.




Мне известно только две модели зарядных устройств для батареек. Первое устройство продаётся на Aliexpress, стоит около 600 рулей, заряжает только батарейки и питается от USB.

Второе устройство ROBITON Ecocharger AK02 стоит около 900 рублей, заряжает как батарейки, так и аккумуляторы, питается от сети.



Режим заряда переключается на боковой панели устройства.



Устройство заряжает аккумуляторы током 350 мА, батарейки заряжаются током 100-150 мА.



Можно заржать батарейки и аккумуляторы форматов АА и ААА, у устройства четыре независимых канала. Двухцветные светодиоды показывают состояние каждого канала, так что это заодно ещё и хорошая зарядка для аккумуляторов.



Для эксперимента я взял новые батарейки АА и ААА двух брендов заведомо хорошие GP Super и одни из самых дешёвых FLARX из магазинов FixPrice. Каждого вида по три штуки, всего 12 штук.



Сначала все батарейки были разряжены в трёх режимах с замером ёмкости:

1. Разряд в режиме постоянное сопротивление с начальным током 200 мА;
2. Разряд в режиме постоянное сопротивление с начальным током 1000 мА;
2. Разряд импульсами (10 сек нагрузка, 20 сек пауза) в режиме постоянное сопротивление с начальным током 2500 мА для АА и 1000 мА для ААА.

Все батарейки разряжались до 0.9 В. Я получил следующие результаты ёмкости новых батареек.



Графики разряда.



Далее я дал батарейкам отдохнуть в течение 12 часов, зарядил их, снова дал отдохнуть и разрядил в тех же режимах. И так пять раз (весь процесс занял почти месяц). Я не буду загромождать статью огромным количеством цифр и графиков, покажу лишь, как падала отдаваемая энергия в процентах от начальной.

Лучше всего заряжаются батарейки, которые были разряжены импульсами большого тока: после первой зарядки они дают 60-75% энергии при разряде в таком же режиме и даже после пятой зарядки они способны дать 39-43% начальной энергии. В этой и следующих таблицах указан процент от начальной энергии в ватт-часах после 1, 2, 3, 4 и 5 зарядки.



Хорошо заряжаются батарейки и после непрерывного разряда большим током: 50-60% после первой зарядки, 24-32% после пятой.



А вот после разряда небольшим током всё гораздо хуже. Батарейка FLARX AAA вообще не смогла зарядится ни разу, GP AAA один раз зарядилась и дала 36% начальной энергии, но больше зарядится не смогла. Батарейки АА дали 35-39% начальной энергии после первого заряда, а дальше FLARX AA продолжала заряжаться и давать 33-35% энергии каждый раз, а GP AA зарядиться почти не смогла.



Но энергия это ещё не всё. После заряда батарейки имеют изначально меньшее напряжение и некоторые устройства будут считать свежезаряженные батарейки наполовину разряженными. Я измерил напряжение через минуту после начала разряда.

Новые батарейки, разряжаемые малым током, изначально имеют напряжение выше 1.5В, но уже после первой зарядки их начальное напряжение оказалось около 1.2В и многие устройства справедливо будут считать заряженные батарейки полудохлыми.

В этой и следующих таблицах указаны значения напряжения в вольтах для новой батарейки (0) и после 1-5 зарядки, измеренные через минуту от начала разряда указанным током.



При непрерывном разряде новых батареек большим током через минуту напряжение на батарейках АА составляет около 1.4В, а на батарейках ААА 1.3В. У заряженных батареек это напряжение на 0.2В меньше.



Похожая картина и у батареек, разряжавшихся импульсами большого тока.



В ходе эксперимента выяснено следующее:

щелочные (alkaline) батарейки действительно можно заряжать, причём не один раз;
после зарядки большинство батареек дают от трети до двух третей начальной ёмкости;
лучше всего заряжаются батарейки, которые разряжались большими токами;
чем качественнее батарейка изначально, тем хуже она заряжается, так как при первом использовании она отдала максимум энергии;
процесс заряда занимает от 3 до 12 часов в зависимости от состояния батарейки;
чем больше энергии было отдано батарейкой изначально, тем хуже она заряжается;
для успешного заряда нужно, чтобы напряжение на разряженной батарейке было выше 1 вольта;
в процессе эксперимента ни одна батарейка не протекла.

Стоит ли заряжать батарейки? А почему-бы и нет, но вряд ли имеет смысл заряжать их больше одного раза. Мне кажется лучше всего использовать новые батарейки в устройствах с большим энергопотреблением, а когда они сядут, зарядить их и установить в устройство с небольшим потреблением, например в часы или пульт.

2020, Алексей Надёжин

Есть два типа крайностей: использовать только оригинальное и покупать самое дешёвое. Касается это сотен мелочей, от автомобильных запчастей до гаджетов и их аксессуаров. Зарядные кабели не исключение. Всем знакома такая картина, как на фото ниже? А байки про подключал неправильным проводом и всё сгорело слышали? Попробуем разобраться, насколько безопасно использовать неоригинальные кабели и могут ли они быть лучше комплектных.


Фото: Kihopczmaluoch / Wikimedia Commons

Проблемы с родными кабелями

Пользователям Apple вряд ли нужно рассказывать, на что похожи оплётки оригинальных кабелей зарядок. Никого не удивляет соседство дорогущего MacBook Pro или новенького iPhone за тысячу с лишним долларов и перемотанного тут и там изолентой кабеля. Картина настолько привычная и повсеместная, что уже и шутки отшучены, и 33 различных способа перепробовано, народ просто смирился.


Фото: Twitter

Официальная причина такого прекрасного состояния изоляции одна забота об экологии. Apple утверждает, что полимер биоразлагаемый, вы его потрогали не очень чистыми руками, дальше ультрафиолет и бактерии сделали своё дело. Решений тут два либо постоянно протирать кабель спиртовой салфеткой, либо хранить как таблетки в сухом прохладном месте. Отличное решение, очень удобное. Хорошо хоть новый кабель Thunderbolt 3 за 130 баксов сделали с тканевой оплёткой не развалится за год.

Есть ещё несколько вариантов например, покупать раз в год проводок от Apple (или любого другого бренда, также заботящегося об экологии, создавая тонны электронного мусора). Ну или проспонсировать китайские подвальные производства и взять какой-нибудь ширпотреб на AliExpress.

Дешёвые вещи для богачей

Что плохого в недорогом проводе? Работает же? Если сломается сто рублей, это же не тысяча можно десять таких купить и не париться. С какой-то стороны оно правдоподобно звучит: ну сдох один недорогой кабель, выбросил его в мусорное ведро, достал с полки новый всё равно ради бесплатной доставки заказал целую коробку, чего страдать. Вот только с дешёвыми проводами вечно какие-то приключения.

Во-первых, хорошо если он вообще будет нормально работать. Купленные за копейки подвальные Type-C могут щеголять текстильной оплёткой, металлическими корпусами коннектеров и даже подсветкой на конце кабеля Вот только работать будут в одном положении из двух. И хорошо если неправильное положение разъёма просто не будет заряжать смартфон, а не замкнёт что-нибудь в ответной части смартфона. В такой ситуации лучшее, что вас ждёт уполовинивание возможностей Type-C вашего устройства, оно тоже станет односторонним. Худший же вариант косплей весело горящего Galaxy Note 7 в исполнении вашего устройства.

Во-вторых, недорогой кабель, сделанный не пойми кем и неизвестно в каких условиях может быть просто ненадёжным. Современные зарядки смартфонов пропускают уже не жалких 5 вольт при 0,5 амперах (2,5 Вт), а до 3040 ватт в режиме быстрой зарядки. Сэкономил производитель на меди (или вовсе поставил омеднённые алюминиевые жилы) проводник нагрелся выросло сопротивление температура поднялась ещё выше. Хорошо если зарядник умный, увидит неадекватные токи и сбросит обороты от греха подальше. То же касается и быстрой передачи данных, подключения всякой периферии и прочих аспектах выполненного не по стандарту аксессуара. Двухсторонний Type-C с USB 2.0 внутри такая же классика с AliExpress'а, как фейковые фотки товаров.

Из часто встречающихся проблем также можно вспомнить проблемы с изоляцией. Самые дешёвые кабели часто имеют затвердевающую и ломающуюся со временем полимерную оплётку уже не по причине заботы об экологии, а из-за банальной экономии и быстрого выветривания пластификаторов. И если родные кабели хотя бы остаются гибкими и мягкими, и ими удобно пользоваться, то эти превращаются в навсегда скрученную петлями окаменелость. А вы дышите фенольными соединениями. И таких аспектов можно вспомнить ещё много. Среди них излишне длинные корпуса коннекторов, которые при падении обладают большим рычагом и выламывают разъём из платы устройства или шикарный приём поставим алюминий, зато потолще получается толстенный кабель, который по гибкости готов поспорить с проводом питания монитора или системного блока.


Отсутствие (или крайне дешёвые аналоги-обманки) чипов в специализированных кабелях приводят к проблемам с некоторой брендовой техникой (Apple, Oppo, Vivo, Oneplus). Фото: Anker

Кабель здорового человека

Ситуация вырисовывается мрачная, так что пора развеять нагнанную тоску. То, что на рынке творится бардак и беспредел с обеих сторон понятно. Должно же быть адекватное решение? Как и в случае с быстрыми зарядными устройствами, есть производители (не будем называть кто, хотя это был Слонёнок Anker), которые ответственно подходят к проектированию аксессуаров. Потому что одно дело производить смартфоны и вкладывать расходник в коробку (а потом продавать его же втридорога, причём ни капли не лучшего качества), а другое построить бизнес исключительно на изготовлении зарядных устройств и сопутствующей продукции. Хочешь не хочешь, а придётся изобрести способ сделать по-настоящему приличный кабель.


Фото: Anker

Проблем у проводов несколько, и решать пришлось каждую по отдельности. Началось всё, разумеется, с оплётки: надо было что-то делать с вечно умирающей изоляцией. Наш первый бессмертный кабель Powerline+ получил плетёную защиту из арамидного волокна. Его называют по-разному, но наиболее известен этот материал под патентованным брендом Кевлар. Используется для изготовления бронежилетов. Сами по себе арамидные нити не способны остановить пулю, но они выдерживают колоссальную нагрузку на разрыв. Можно сделать ткань, сложить в стопку много слоёв, и вуаля вся кинетическая энергия пойдёт на преодоление множества сверхпрочных нитей, а не на поражение цели. Кабель получился настолько прочным, что один блогер даже смог с его помощью буксировать машину. А после этого зарядить смартфон.


Впрочем, у арамидных волокон есть и недостатки: они теряют прочность из-за воды и постепенно деградируют при высоких температурах. Для бронежилетов это не проблема: защитить ткань от жидкостей не сложно, а после контактов с пулей жилет всё равно идёт в утиль. А вот для испытывающего постоянный и регулярный нагрев кабеля питания В общем, оплётке требовался более гибкий по характеристикам и устойчивый к воздействиям материал. Пришлось потратить время и средства на исследования высокоплотного полиэтилена: модифицировать его таким образом, чтобы он не боялся высоких температур, хорошо держал нагрузку на изгиб и разрыв, при этом не был дубовым и не впитывал грязь.

Результатом стали кабели Powerline+II и Powerline+III, причём если Powerline+ был прочным, но сравнительно толстым, то улучшенная версия обеспечила сравнимые характеристики при заметно более стройной фигуре: диаметр уменьшился почти на треть. Кроме того, повышенная плотность материала защищает кабель от загрязнений и упрощает его очистку отсутствие микротрещин и устойчивость к ультрафиолету позволяет оплётке дольше сохранять структурную целостность и не хранить грязь внутри. Вдобавок, такой кабель гораздо лучше держит нагрузки на изгиб сверхплотный полиэтилен не рвётся даже после 30000 изгибов в одном месте.


Фото: Anker

После решения проблем упаковки проводника остальное было делом техники: внедрить систему менеджмента качества, настроить входной и выходной контроль продукции, организовать систему испытания и тестирования готовых кабелей.

Финальный шаг получение сертификатов соответствия у вендоров. Наиболее известная программа MFI от Apple (раньше называлась Made For iPod, потом название сократили): чипованные кабели Lightning сертифицированные по MFI никак не ограничиваются операционной системой iOS ни по токам зарядки, ни по скорости передачи данных, и работают в точности как оригинальные, только намного дольше, если разработаны и изготовлены на совесть.

Anker первой из сторонних компаний производителей аксессуаров получила такой сертификат для нового кабеля Type-C Lightning.

Оригинальный не значит качественный, а неоригинальный не обязательно плохой

Очевидно, что две крайности (дорогой оригинал и самая дешёвая копия) обладают противоположными качествами. Заводское решение хорошо работает (пусть и не очень долго, в случае с Lightning и другими кабелями от Apple), недорогое продаётся на каждом углу, но выполняет свои функции номинально (или не выполняет). Почему-то многие забывают про третий вариант топовые решения от компаний, чей бизнес построен как раз вокруг блоков питания и зарядных устройств. Что странно: кому, как не создателю более мощного и компактного зарядника, чем тот, что кладут в коробку с устройством, обеспечить столь же качественную доставку электричества до гаджета?

Неоригинальный кабель питания может ничем не уступать заводскому и даже превосходить его по ряду качеств только следует выбирать качественные модели,получившие все необходимые сертификаты и прошедшие жёсткий контроль со стороны производителя.

Powerbank стал таким же неотъемлемым элементом современности, как неплохая камера в мобильнике или ноутбук, способный работать от батарейки весь день. Одна беда заряжать их приходится достаточно часто, и не всегда есть возможность ждать полчаса сидя у розетки. К счастью, на рынке тьма разных портативных аккумуляторов. Осталось только понять, как выбрать нормальный, чтобы и работал долго, и заряжал быстро, и не весил, как чугунный мост


Фото: Anker

Из чего состоит пауэрбанк?

В целом устройство такой зарядки достаточно примитивное. Независимо от формы и размера внутри прячется одна или несколько аккумуляторных банок, контроллер, обеспечивающий заряд / разряд, импульсный трансформатор и пучок разъёмов для подключения нагрузки (смартфона, камеры или ноутбука). Дьявол, как обычно, кроется в деталях.

Аккумуляторы у всех примерно одинаковые либо мягкие бескорпусные литиевые батареи, либо стандартные элементы 18650. На работу самого устройства это почти никак не влияет соотношение ёмкости к размеру примерно одинаковое везде, и чудес здесь ждать не стоит. Если бы кому-то были доступны прорывные технологии и поверьте, их бы на следующий день запихали в мобильники, а не в пауэрбанки. Вопрос качества самих банок внутри портативной зарядки остаётся на совести производителя, поэтому китайский ноунэйм может не выдавать обещанных токов или объёмов по вполне понятным причинам.


Классическая схема китайского пауэрбанка: батарейка минимальной ёмкости, максимально дешёвая плата, два мешка с песком для веса.Фото: Says.com

Главное отличие хороших и не очень хороших пауэрбанков блок электроники, который обеспечивает как зарядку самих внутренних аккумуляторов, так и работу устройства с различной техникой, которую вы и будете им подпитывать. Он может быть как максимально примитивным (то есть будет только преобразовывать напряжение и следить за состоянием встроенной АКБ), так и технически сложным устройством, регулирующим десятки параметров. Хороший портативный зарядник не только обеспечивает превращение 3.7 вольт в 5 или 12, но ещё и следит за температурой внутри корпуса, контролирует равномерный износ ячеек и их индивидуальные параметры, а главное решает проблему с протоколами быстрой зарядки.


Ну теперь-то с приходом USB Type-C бардак точно закончится. Или нет Фото: xkcd.ru

Миллион вариантов быстрой зарядки ничем не отличается от кучи разных разъёмов в мобильниках позапрошлого десятилетия. Всему виной рыночная экономика и нежелание некоторых компаний платить патентные отчисления. Выгоднее придумать что-то своё и заработать ещё и на уникальных аксессуарах, чем под кого-то подстраиваться, тратить деньги на изменение производственных цепочек, ломать совместимость с уже имеющейся продукцией В общем, причин масса,а итог один не все устройства заряжаются одинаково быстро, если используется не заводской источник питания. По крайней мере, так было раньше.

Какие бывают протоколы быстрой зарядки?

Для того, чтобы севший к обеду гаджет за без малого тысячу долларов не сильно расстраивал своего владельца, инженеры научили смартфоны и ноутбуки быстрой зарядке. Каких-то десять лет назад поставить мобильник на ночь заряжаться было нормой аккумуляторы на полторы или две тысячи миллиампер-часов медленно набирали проценты от стандартных блоков на 5 вольт 0,5 ампера. Сегодня зарядка от 0 до 100 процентов больше чем за 2 часа считается моветоном и волей неволей пауэрбанкам приходится соответствовать.

Проблема в том, что протоколов этой самой быстрой зарядки наплодилось уйма: началось всё с Qualcomm Quick Charge чипы этого гиганта ставятся в большинство мобильников, но у Samsung есть собственные процессоры и свой протокол быстрой зарядки, частично совместимый с QC 2.0. А ещё есть Huawei с Kirin'ом (и своими проприетарными разработками), устройства на MTK с Pump Express и целая коллекция гаджетов от конгломерата BBK, требующих особый чипованный кабель для быстрой зарядки и использующих нестандартный протокол Super VOOC.

Появился даже особый жанр видео гонка протоколов ускоренных зарядок.

Вишенка на торте собственно, стандарт USB Power Delivery, принятый за основу быстрой зарядки у Apple. Если говорить коротко раньше по USB допускался только один базовый профиль питания 5 Вольт и 0,5 (USB 2.0) или 0,9 (USB 3.0) Ампера. Потом разработали расширение стандарта USB Power Delivery, в котором учли требования современных гаджетов питания и позволили менять эти профили.

USB Power Delivery изменяет два ключевых параметра. Во-первых, гаджеты могут между собой договариваться, кто будет источником, а кто потребителем (так появилась реверсивная зарядка телефоном можно зарядить наушники или другой телефон). Во-вторых, когда оба устройства поддерживают данный протокол, они могут выйти за рамки 5 Вольт и 0,9 Ампер. Потребители может запрашивать у источника большие токи и напряжения до 20 Вольт при 5 Амперах (100 Вт) а источник, в зависимости от своих возможностей, обеспечить такую мощность.

И как, спрашивается, при всём этом зоопарке сделать человеческий портативный аккумулятор?

Как создать по-настоящему универсальный гаджет?

Стандартные аккумуляторы выдают от 3,7 до 4,3 вольта а заряжаются гаджеты напряжением от 5 до 12 вольт, в зависимости от протокола зарядки и текущего этапа (некоторые умные зарядники меняют напряжение и ток в зависимости от уровня заряда батареи потребителя). С преобразованием одного напряжения в другое вопросов не возникает но как обеспечить быструю зарядку с таким зоопарком стандартов?

Помогает специальный протокольный чипсет PowerIQ 3.0, разработанный Anker для портативных зарядных устройств. При подключении аккумулятора к вашему родному СЗУ он распознаёт и копирует протокол общения быстрой зарядки во внутреннюю память. А когда вы подключаете к пауэрбанку свой смартфон или лэптоп, PowerIQ подбирает правильный стандарт быстрой зарядки по запросам от гаджета и обеспечивает ту же производительность, что и зарядка от сети в 220 вольт.


Anker PowerCore.Фото: Anker

Anker умеет делать качественные зарядники, имея такой опыт за плечами сделать хороший powerbank не сложно. Берём надёжные аккумуляторы у проверенных поставщиков на 20 или 10 тысяч мАч, оснащаем дополнительными термодатчиками. Так можно быть уверенными, что банки при зарядке или эксплуатации не перегреваются (а значит меньше деградируют) и снижать нагрузку для продления срока службы устройства. Цепи питания оснащаем защитой от высоких токов и напряжений, а также аппаратным выключателем для уменьшения токов саморазряда. А дальше начинается самое интересное.


Фото: Anker

Кроме того, чипсет отслеживает состояние вашего кабеля и потери на сопротивление проводника, внося соответствующие поправки в алгоритм зарядки таким образом обеспечивается максимально возможная скорость пополнения аккумулятора вашего устройства. Не говоря уже о таких банальных вещах как защита от короткого замыкания, перегрева, высоких токов и т.п. большинство обычных пауэрбанков обеспечивают лишь базовый контроль параметров при собственной зарядке и то исключительно в целях защиты встроенных аккумуляторов от самовозгорания.

Итоги

Что отличает хороший powerbank от обычного? Для обычного пользователя почти что ничего. В экстренной ситуации спасут оба, но при регулярной эксплуатации всё меняется. С пауэрбанком от Anker можно не ходить с кирпичом аккумулятора и связкой проводов в кармане, рискуя зацепиться ими за любой выступающий предмет и тем самым отправить свой новенький iPhone в полёт.

Скорость зарядки, не уступающая комплектной СЗУ на 220 Вольт, позволяет за 2030 минут пополнить до 50% заряда АКБ вашего смартфона и пользоваться им дальше без проводов. А полная поддержка USB Power Delivery даёт возможность зарядить не только телефон или планшет, но и ноутбук. Главное, чтобы под рукой был соответствующий двухсторонний Type-C.

На Хабре есть немало статей о беспроводной зарядке смартфонов, и в комментариях к каждой из них, нет-нет, да и проскользнет наивный вопрос, который местные старожилы мгновенно заминусуют, отправив комментатора учить матчасть. Мы как, не побоимся этого слова, крупнейший производитель зарядных устройств для смартфонов с удовольствием проведем ликбез по беспроводным зарядкам, ответим на вопросы и развеем пару мифов. И начнем, пожалуй, с вопроса, от которого большинство хабровчан начинают скрежетать зубами.


Фото: Anker

Опасна ли беспроводная зарядка для здоровья?

Шапочка из фольги и свинцовые трусы компенсируют все негативные извините, шутка. Уверения о некоем опасном излучении беспроводных зарядок можно воспринимать только со снисходительной улыбкой. Как говорится, не учите физику, и ваша жизнь будет полна чудес (и/или необоснованных страхов). Если на расстоянии двух сантиметров над поверхностью станции телефон перестает заряжаться и даже распознавать беспроводную зарядку, то откуда взяться излучению, которое будет бить на метры вокруг, выжигая мозг и репродуктивную систему?

Каждую секунду вас пронзают радиоволны сотовой связи, Wi-Fi, Bluetooth, ТВ и радиовещания и множество других сигналов в самых разных диапазонах, вы подвергаетесь воздействию электромагнитного поля от компьютера, любого электроприбора и даже электропроводки в стенах, а уж как фонит работающая микроволновка! И всё это не оказывает ровным счетом никакого влияния на вас, потому что это не ионизирующее излучение (то есть, не радиация).
Изучением влияния неионизирующего излучения на человека ученые занимаются десятки лет, и за это время было не раз доказано, что реальную опасность для людей представляют только долговременные тесные объятия с мощными неэкранированными излучателями, вроде военного радара, базовой станции сотовой связи, направленной точно на вас на расстоянии в пару метров или микроволновки без двери. И вред будет заключаться в разогреве молекул воды в клетках и денатурации белков.

Единственная рекомендация, которая хоть как-то затрагивает беспроводные зарядки для смартфонов, не подносить работающую зарядку к кардиостимулятору. По инструкции медицинским устройствам вообще противопоказано любое постороннее мощное излучение. При этом нет никаких доказательств или случаев влияния Qi-зарядки на кардиостимулятор. Более того, уже разработана беспроводная зарядка для самих кардиостимуляторов.


Человеку беспроводная зарядка не может навредить никоим образом. А вот себе самой вполне, если между телефоном и станцией оставить металлический предмет (как монета на фото). Электромагнитная индукция дело такое.
Фото: Wireless Power Consortium

Однако если задаться такой целью, с помощью беспроводной зарядки действительно можно нанести вред смартфону. Дело в том, что хоть Qi-станции могут обнаруживать посторонние металлические предметы, попавшие между двумя катушками, некоторые тонкие предметы, вроде скрепок или декоративных вставок на чехле, могут остаться незамеченными. Оказавшись над передающей индукционной катушкой, металл неизбежно начнёт нагреваться. Нескольких минут хватит, чтобы та же скрепка раскалилась и начала плавить пластик.

Какой блок питания нужен для беспроводной зарядки?

КПД проводной зарядки составляет около 97%, то есть потерь энергии практически нет. А вот КПД беспроводных зарядок колеблется на уровне 6075%. В теории, в сферических условиях в вакууме, так сказать. В реальности на КПД зарядки стандарта Qi влияет положение телефона на зарядной станции (то есть положение индукционных катушек друг относительно друга), их характеристики и размеры.

В этом году технологические новостные сайты наперебой репостили исследование энтузиаста, сравнившего скорость и энергопотребление проводной и беспроводных зарядок. Закономерно, результаты оказались не в пользу последних, причем КПД индукционной зарядки варьировался от станции к станции и особенно сильно зависел от положения смартфона на них. Если за 100% взять эффективность проводной зарядки, то КПД Qi варьировался от 20% до 53%, а самый лучший результат показала оригинальная Google Pixel Stand 61%. Правда, исследование было посвящено не скорости или тепловыделению беспроводных зарядок, а их энергопотреблению автор вел читателя к выводу, что если хотя бы половину от 3 млрд смартфонов в мире заряжать по воздуху с таким КПД, энергопотребление и нагрузка на энергосети возрастут. С одной стороны, с математикой не поспоришь. С другой, неутешительный вывод держится на вероятности если бы, да кабы, а энергопотребление в мире и так растёт за счет цифровизации общества.

Кстати, возьмите на вооружение USB-тестер, с помощью которого можно измерять напряжение, ток и переданную энергию. Такой гаджет стоит около 1000 рублей, но позволяет безошибочно оценить качество USB-кабелей и выходные параметры зарядных устройств. Архиполезная вещь в хозяйстве!
Фото: AliExpress

Исходя из невысокого реального КПД индукционной зарядки, мы приходим к необходимости подключения зарядной станции к блоку питания повышенной мощности. Если 5-ваттную станцию подключить к 5-ваттному ЗУ, то из-за потерь скорость зарядки смартфона будет скорее всего, никакой, потому что результирующая мощность на приёмной катушке смартфона окажется незначительно выше энергопотребления телефона в режиме ожидания. Производители Qi-станций рекомендуют использовать блоки питания с мощностью на 3040% выше, чем у Qi-зарядки. Так, Apple для своей новой 15-ваттной MagSafe для iPhone 12 рекомендует докупить адаптер с мощностью не ниже 20 Вт. К счастью, не обязательно производства Apple. Мы провели сравнение скорости зарядки iPhone 12 Pro через MagSafe, подключенного к оригинальному 20-ваттному адаптеру Apple и к крохотному Anker Nano на те же 20 Вт. Разница между двумя блоками питания укладывается в несущественную погрешность 188 минут в случае с ЗУ Apple 20 Вт и 190 минут в паре с Anker Nano 20 Вт. А при зарядке от этих блоков питания не через MagSafe, а напрямую по кабелю, батарею удалось зарядить за одинаковое время в 104 минуты.

Кстати, о MagSafe. Формально с новой зарядкой Apple совместимы все iPhone с Qi-приемником, но лишь семейство iPhone 12 будет заряжаться с максимальной мощностью 15 Вт, тогда как предыдущие модели смартфона только 5 Вт. Также обозреватели заметили странную несовместимость MagSafe с мощными блоками питания для MacBook в паре с 96-ваттным адаптером MagSafe раскачался только до 10 Вт. Есть мнение, что в адаптер для ноутбука просто не зашит необходимый профиль питания, требуемый для MagSafe.

Раньше мы тоже советовали приобретать для наших беспроводных зарядок блоки питания примерно на 40% мощнее, однако теперь самые мощные Qi-станции, вроде Anker PowerWave II Stand мы просто комплектуем сетевым адаптером необходимой мощности. Если в комплекте с вашей Qi-зарядкой не оказалось кабеля, докупите гарантированно хороший провод дешёвые безымянные USB-кабели часто не могут передать высокие токи, а наименее качественным кабелям не покоряется даже 0,5 А.

Опасна ли беспроводная зарядка для смартфона?

Рискуем удивить, но да. Как и проводная зарядка. А уж как опасно для аккумулятора отсутствие любой зарядки и уход в глубокий разряд! Аккумуляторы вообще от жизни умирают. На скорость наступления неизбежного конца по большей части влияет лишь интенсивность использования батареи. В некотором смысле литий-ионные батареи следуют завету live fast, die young чем быстрее аккумулятор выработает свой ресурс циклов заряда/разряда, тем быстрее потеряет ёмкость и потребует замены.

Заметьте, мы говорим о ресурсе, выраженном в количестве циклов зарядки. Самому аккумулятору абсолютно все равно, каким образом ему пытаются восполнить заряд: по проводу или через индукционную катушку контроллер питания любой входящий ток приведёт к нужным характеристикам и лишь затем подаст на элемент питания.

Но нет дыма без огня, откуда-то ведь взялись городские легенды об опасности беспроводной зарядки? В этом мифе есть доля правды, только не там, где полагают большинство несведущих владельцев смартфонов. Повторим: ток, подаваемый непосредственно на аккумулятор, не различается в зависимости от способа зарядки, так что никакого повреждения индукционными токами при использовании стандарта Qi быть не может в принципе. Аккумулятору вредит лишь нагрев до высоких температур, который ускоряет деградацию анода и катода и, как следствие, ведёт к снижению ёмкости и в особо тяжёлых случаях даже к короткому замыканию. Ускоренный износ батареи наблюдается при её нагреве выше 30 C, то есть температурный порог издевательски мал и ниже температуры тела человека.

Давайте считать и прикидывать. КПД Qi-зарядок составляет около 60%, большая часть потерянной энергии преобразуются в тепло, которое нагревает катушки и, соответственно, смартфон, а вместе с ним и аккумулятор. Важный момент для наиболее высокого КПД катушки в станции и смартфоне должны находиться точно друг над другом, при их смещении станция вынуждена повышать мощность, что вызывает повышенный нагрев.


Дешевые безымянные Qi-зарядники не испортят ваш смартфон, зато могут испортиться сами экономия на элементной базе и некачественная пайка могут закончиться коротким замыканием. И хорошо, если не случится возгорания.
Фото: iphones_ru / Instagram

Смартфоны могут охлаждаться только естественным образом, поэтому добротный чехол серьезно ухудшает отвод тепла. Это не значит, что надо непременно избавляться от чехлов во имя сохранности батареи новый аккумулятор через пару лет обойдётся дешевле, чем потенциально разбитый экран сейчас. Но свою лепту в перегрев смартфона чехол всё-таки вносит.

Поэтому же мы не рекомендуем добавлять смартфону функцию беспроводной зарядки с помощью Qi-приёмника в виде тонкой пластины со штекером. Смартфоны без Qi-катушки просто не рассчитаны на то, что сквозь них начнут протекать индукционные токи, а тыльную часть начнет нагревать индукционная катушка. В лучшем случае при использовании такого ресивера вы получите очень быструю деградацию аккумулятора из-за перегрева, в худшем испорченные MEMS-компоненты, вроде компаса или гироскопа.

Подобные Qi-ресиверы для смартфонов можно купить за 200300рублей, но мнимое удобство может обернуться повреждениями аккумулятора и микромеханических компонентов смартфона.
Фото: AliExpress

Всё-таки стандарт беспроводной зарядки Qi разрабатывался не наобум лазаря. Начинку смартфонов предложили защищать изолирующей пластиной, возможные негативные эффекты от перегрева были просчитаны, а мощность ограничена гарантированно безопасными значениями (те самые 5 Вт в первых ревизиях стандарта, 15 Вт сейчас).

Даже в самом неблагоприятном случае беспроводная зарядка не превратит телефон в сковородочку для жарки шкварок. В смартфоны встроен термодатчик, который не позволяет батарее нагреваться выше 45 C. Если обнаружится перегрев, например из-за толстого чехла, не дающего телефону охлаждаться естественным образом, то контроллер питания потребует снизить подаваемую мощность.

Но всё это касается оригинальных спецификаций Qi с базовым ограничением мощности беспроводной зарядки смартфонов в 15 Вт. А что же с быстрыми беспроводными зарядками?

Беспроводная зарядка высокой мощности опасна или нет?

Заряжать современный смартфон от беспроводной станции мощностью 5 Вт это очень медитативное занятие, имеющее смысл только если телефон оставлять на прикроватной тумбочке на всю ночь. Для тех, кто закономерно не хочет ждать по шесть часов, производители смартфонов предлагают собственные проприетарные быстрые зарядки, на полную мощность работающие только сопределёнными устройствами их же марки. Так у Huawei есть SuperCharge на27Вт и50Вт, OPPO представила AirVOOC на 65Вт, а Xiaomi так и вовсе в ноябре 2020 года анонсировал 80-ваттную беспроводную зарядку, способную зарядить батарею на 4000мАч за19минут.


Чудо техники от Xiaomi беспроводная зарядка телефона за 18минут. А что с температурой батареи? Пока неизвестно.

Потрясающие мощности и, в теории, потрясающее тепловыделение. Заметим, что при проводной зарядке гаджеты тоже нагреваются, и этот нагрев зависит от мощности зарядки (при условии, что сам смартфон в этот момент не используется, иначе нагрев будет значительно выше). Но при беспроводной передаче энергии тепла выделяется всё же больше. Соответственно, Qi-зарядник на 5Вт нагреется крайне несущественно, на 15Вт побольше, а вот как должен разогреться смартфон, который питают через 80-ваттную беспроводную станцию На самом деле однозначно мы пока не можем ответить на этот вопрос, сверхмощная зарядка Xiaomi ещё не вышла в серию, и реальных независимых тестов пока не проводилось.

Итак, с тепловыделением быстрых беспроводных зарядок более-менее разобрались в теории оно выше, но практически нагрев контролируется термодатчиками и разнесением высокой мощности на две отдельных передающих катушки. Но есть другой возможный негативный фактор, общий и для проводной, и для беспроводной быстрой зарядки повышенный ток, подаваемый на аккумулятор.

Разрядка и зарядка литий-ионной батареи представляет собой процесс передачи положительных ионов лития между анодом и катодом. Чем выше мощность заряда или разряда, тем быстрее ионы покидают один электрод и прикрепляются к другому. В ходе эксплуатации батареи анод и катод неизбежно изнашиваются, абыстрая зарядка незначительно ускоряет этот процесс. Насколько? Если использовать исключительно быстрый способ, то разница в ёмкости в сравнении с медленно заряжаемым аккумулятором проявится года через два или примерно 500600 циклов, но при таком износе в принципе разумно заменить батарею, так как та неизбежно потеряет 1015% ёмкости. Подчеркнем, что эта проблема проявляется при использовании и проводных, и беспроводных зарядных устройств высокой мощности.

Почему в некоторых смартфонах беспроводная зарядка до сих пор на 5 Вт?

Стандарт Qi сразу создавался открытым, поэтому за установку индукционной Qi-катушки производители гаджетов не платят никаких лицензионных отчислений. Соответственно, поддержка Qi это лишь вопрос себестоимости индукционного модуля и перепроектирования внутренностей смартфона. Всякая компания вольна решать, внедрять ли ей поддержку Qi или нет и катушку какой мощности интегрировать.

В мире продукции, выпускаемой тиражом в десятки и сотни тысяч (а кому повезёт со спросом и миллионов) штук экономия даже в несколько центов не бывает лишней. Например, в iPhoneX закупочная стоимость компонентов для реализации беспроводной зарядки составила $6. И это по мегаоптовой скидке для уважаемого заказчика, и это для катушки с мощностью приёма не более 7,5Вт. Для флагмана за $1000 лишние $6 в себестоимости погоды не делают, чего не скажешь об Android-фонах начального и среднего уровня, производители которых не прочь сэкономить для повышения конкурентоспособности среди равных.


Смартфон Palm Pre опередил свое время, став первым массовым телефоном с беспроводной зарядкой. И это в 2009 году, за год до появления Qi, за два года до первого Android-фона с опциональной Qi-крышкой и за шесть лет до интеграции Qi-катушек внутрь смартфонов.
Фото: HP

К счастью, цена катушек пала достаточно низко, чтобы установка приёмника даже на 10 Вт практически не отражалась на цене телефона, хотя 34 года назад смартфоны почти поголовно имели катушки всего на 5 Вт. В современных устройствах приемник Qi с мощностью 5 Вт можно встретить только по двум причинам: либо вам попалось удешевлённое по всем возможным фронтам устройство, либо это намеренный шаг для разнесения смартфонов компании по разным ценовым сегментам, чтобы дорогие модели имели более явные преимущества над дешёвыми.

Проходи, ложись, заряжайся

К делам великой важности стоит подходить легко, к делам малой важности стоит подходить серьёзно. Чтобы получить максимум удовольствия от модуля беспроводной зарядки в вашем смартфоне, следует с умом выбрать зарядную станцию, качественный кабель и зарядное устройство, а не покупать всё самое дешёвое на китайской новогодней распродаже. Кладите смартфон на станцию максимально ровно, следите, чтобы в чехле (если он есть) не было металлических вставок и, главное, не бойтесь за своё здоровье и здоровье аккумулятора.