Jak fungují rychlonabíječky?

rychlonabijecky_ico

Pokud jste si koupili v posledním roce nový telefon, je poměrně velká šance, že součástí balení byl i nějaký typ “rychlonabíječky.” Někteří výrobci pak nabíječky pro rychlé nabíjení nabízejí jako volitelné příslušenství. Jak ale vlastně funguje tato technologie, která dokáže nabít zařízení v až polovičním čase? To se pokusíme odhalit v tomto článku.

I když to může vypadat jako kouzla a čáry, rychlonabíječky skutečně existují a fungují. Použitá technologie přitom závisí na výrobci – nejčastěji se ale můžete setkat s Quick Charge 2.0 od Qualcommu. Všechny ostatní technologie jsou ve své podstatě totéž a jsou založené na stejné licencované technologii od společnosti Qualcomm.

Nejčastěji se setkáte s technologií Quick Charge 2.0 Nejčastěji se setkáte s technologií Quick Charge 2.0

Obecně se dá konstatovat, že rychlá nabíječka prostě naplní kapacitu akumulátoru v kratším čase, než ta obyčejná, kterou dostanete k většině telefonů. Protože kromě zjevné výhody existují i nějaké ty nedostatky, určitě je dobré si případnou koupi tohoto příslušenství promyslet.

Jak funguje klasická nabíječka?

Než se pustíme do vysvětlování, jak fungují rychlonabíječky, pojďme se nejprve podívat na to, jak to vlastně je s tradičními nabíječkami. Základ je asi pochopitelný každému: když připojíte nabíječku do telefonu (a druhý konec samozřejmě do zásuvky), proudí do zařízení určité množství elektrické energie. Telefon obsahuje regulační obvod, který hlídá, aby doplněné energie bylo “tak akorát” a nedošlo k případnému poškození baterie. Kromě výstupního proudu jdoucího z nabíječky tedy rychlost nabíjení ovlivňuje tento regulační prvek, takže například ani se 2A nabíječkou nenabijete mobil rychleji, pokud to regulační obvod nepovolí.

Regulační obvod hraje roli především v případech, kdy proud jdoucí z nabíječky přesahuje stanovenou mez. Nabíječky se přitom od sebe mohou lišit, přičemž ta, kterou jste dostali jako součást balení, je s velkou pravděpodobností dimenzována přímo na dané zařízení. Jestliže tedy budete telefon nabíjet “slabší” nabíječkou, bude tento proces probíhat pomaleji a tedy déle. Dnešní nabíječky běžně atakují hranici dvou ampér, ale když k nabíjení použijete USB port počítače, budete mít k dispozici pouze 0,5 A a nabíjení bude trvat delší dobu. Můžeme tedy konstatovat, že i při běžném nabíjení existují nabíječky, které mohou nabít telefon rychleji než jiné, nicméně horní hranici určuje regulační obvod hlídající nabíjení.

Server Life Hacker použil pro snadnější pochopení následující přirovnání: představte si podnik s kapacitou 50 míst (kapacita akumulátoru), kam ochranka (regulační obvod) vpouští jednoho zákazníka za tři minuty. Pokud před vstupem ještě před otevřením čeká 50 a více lidí (energie odpovídající maximální kapacitě akumulátoru), dojde k naplnění podniku za 2,5 hodiny. Jestliže do podniku během 2,5 hodiny přijde méně než 50 lidí (odpovídá slabší nabíječce), bude naplnění trvat déle, ačkoli ochranka stále bude schopna odbavovat jednoho člověka za tři minuty. Stejně tak pokud se doba na kontrolu a odbavení jednoho zákazníka prodlouží o minutu (odpovídá nižší povolené hranici regulačního obvodu), potrvá naplnění podniku déle.

Podrobněji jsme se tématem nabíjení klasickou nabíječkou zabývali ve článku Co vyjadřuje jednotka mAh u kapacity baterie?

V čem se rychlonabíječky liší?

Jak jsme říkali na začátku, někteří výrobci se vydali vlastní cestou a přišli se svým řešením rychlého nabíjení. Jednou z prvních technologií byl Qualcomm Quick Charge 1.0, navržený s cílem maximalizovat efektivitu nabíjení až na 10 wattů, což umožnil maximální odběr proudu 2 A při napětí 5 voltů přes standardní USB adaptér.

Patrně nejrozšířenější technologií je v současnosti Quick Charge 2.0, která je implementována v telefonech jako Samsung Galaxy Note 4, Nexus 6, HTC One (M8) a Moto X (2014). V tomto případě se počítá s ještě vyšším stupněm přenosu energie mezi zdrojem a zařízením – v určitých scénářích až do výše 18 W. Mnohá novější zařízení obsahují podporu rychlého nabíjení, která ale nemusí být povolena. Platí, že podpora rychlého nabíjení není závislá jen na použitém čipu, ale záleží i na obvodech řídících nabíjení. Je tedy na výrobcích chytrých telefonů a tabletů, zda integrují do zařízení potřebné obvody, dovolující rychlejší dodávku energie.

Rychlé nabíjení je umožněno dodávkou vyššího proudu, který má maximalizovat účinnost nabíjení. Nejnovější řešení používají také vyšší napětí, umožňující vyšší rychlosti přenosu elektrické energie prostřednictvím běžných kabelů.

Když tedy použijete Quick Charge 2.0, můžete si to představit jako otevření větších dveří pro rychlejší průtok energie. V předchozí kapitole jsme řekli, že omezovačem přítoku energie je regulační obvod, přes který prostě neprojde více, než je povoleno. Rychlé nabíjení dovoluje více než obyčejné nabíječky bez rizika poškození baterie. V praxi to vypadá tak, že zatímco starší zařízení mohou podporovat například jen nabíjení napětím 5 V a proudem 1 A, zatímco zařízení s podporou Quick Charge 2.0 zvládnou nabíječku s napětím až 12 V a proudem až 3 A. Protože běžné nabíječky poskytují výstupní napětí 5 voltů a maximální proud 2 ampéry, je nutné pro využití této funkce pořízení nového nabíjecího příslušenství.

Porovnání rychlosti nabíjení pomocí běžné nabíječky a rychlonabíječky Porovnání rychlosti nabíjení pomocí běžné nabíječky a rychlonabíječky

Specifikace Quick Charge 2.0 třídy A umožňuje maximální nabíjecí proud 3 ampéry. Pokud tedy nabíječka dodává 5 voltů při proudu 3 A, znamená to výkon 15 wattů. Zařízení této třídy může pracovat s 5, 9 nebo 12 volty, takže zvládne poskytovat větší výkon. Rozsah vyšších napětí znamená, že nabíječka může pracovat se širokou škálou zařízení, a také zajišťuje přenos energie se snížením vlivu ztráty napětí, která se projevuje při dlouhé délce nebo špatné kvalitě kabelů.

Rychlé nabíjení umožňuje předat více energie do baterie pomocí vyššího než běžného napětí, dokud nedosáhne “bodu nasycení” – obvykle kolem 60 až 80 % nabití. V tomto bodě regulátor napájení sníží odběr energie a telefon se s blížícím 100% stavem bude nabíjet pomaleji. Rozhodující pro rychlost nabíjení je tedy výchozí stav – ze 20 % na 60 % se telefon nabije rychleji než ze 60 % na 100 %.

K tomu, abyste využili výhody rychlonabíječky, tedy musíte mít zařízení, které podporuje rychlé nabíjení. Rychlejší nabíjení totiž vyžaduje nabíjecí komponenty, které snesou vyšší hladiny energie. Pokud připojíte rychlou nabíječku do staršího přístroje, regulační obvod bude bránit přetížení baterie, aby nedošlo k jejímu poškození, takže nebude nabíjet rychleji. K novému zařízení s podporou rychlého nabíjení je také nutné používat nabíječku, která s ním je kompatibilní, což většina dosavadních nabíječek prostě není.

Nakolik se nabije 3300mAh baterie za 30 minut nabíjení? Nakolik se nabije 3300mAh baterie za 30 minut nabíjení?

Quick Charge 3.0

Zatím posledním “výkřikem techniky” je v tomto směru technologie Quick Charge 3.0, u které Qualcomm slibuje až o 40 % rychlejší nabíjení ve srovnání s první generací. Neporovnává však rychlost s verzí 2.0, proti které vyzdvihuje především vyšší účinnost. Hlavní novinkou je funkce INOV (Intelligent Negotiation for Optimum Voltage = inteligentní nastavení optimálního napětí), která dovoluje lépe optimalizovat nabíjecí cyklus. Zatímco Quick Charge 2.0 nabízel čtyři kombinace napětí a proudu, nová verze umí nastavit napětí mezi 3,2 V a 20 V s krokem po 0,2 V.

Quick Charge 3.0: next-gen fast charging technology

Quick Charge 3.0: next-gen fast charging technology

INOV dynamicky mění napětí v průběhu nabíjení, takže jak se baterie blíží svému nabití, napětí postupně klesá. To je také důvod, proč dobití posledních dvaceti procent trvá déle než prvních dvaceti procent. Qualcomm uvádí, že nová technologie umožňuje, aby telefon požadoval jen tolik napětí, kolik potřebuje k dosažení potřebného nabíjecího proudu, čímž se maximalizuje efektivita a snižují energetické ztráty. Snížení napětí by tedy mělo vést k nižšímu zahřívání, což prospěje nejen telefonu samotnému, ale především jeho baterii. Dle Qualcommu má Quick Charge 3.0 až o 38 % vyšší účinnost než 2.0, což znamená značnou úsporu energie.

Quick Charge 3.0Quick Charge 2.0Quick Charge 1.0
Napětí3.2 V až 20 V dynamicky5V / 9V/ 12V5V
Maximální výkon18W18W10W
Podporující čipySnapdragon 820, 620, 618, 617, a 430Snapdragon 200, 400, 410, 615, 800, 801, 805, 808 a 810Snapdragon 600

Pokud vás zajímá, zda váš telefon podporuje rychlé nabíjením, podívejte se na web Qualcommu, kde jsou uvedena zařízení s podporou Quick Charge 2.0 i Quick Charge 3.0.

Porovnání jednotlivých verzí Quick Charge Porovnání jednotlivých verzí Quick Charge

Nevýhody rychlých nabíječek

Nyní, když víme, jak v základním principu fungují rychlonabíječky, se můžeme zamyslet nad otázkou, jestli je dobrý nápad je používat. Z hlediska bezpečnosti nemusíte mít obavy – celá technologie pochopitelně splňuje veškeré nezbytné normy a určitě nehrozí, že by váš telefon třeba vyhořel nebo explodoval. Jsou zde ale jisté nevýhody, o kterých byste měli vědět.

Rychlé nabíjení generuje více tepla. Čím více energie najednou budete do zařízení “tlačit,” tím více bude docházet k zatěžování akumulátoru a jeho ohřívání. Telefony s podporou rychlého nabíjení jsou samozřejmě bezpečné, přesto může být zahřívání citelné. Rozdíl v teplotě proti nabíjení klasickou nabíječkou je poměrně evidentní. Dlouhodobé vystavení teplu není dobré nejen pro zařízení jako takové, ale především pro baterii.

Účinek rychlého nabíjení se zhruba v polovině snižuje. Někteří výrobci mají nepěkný zvyk přehánět svá tvrzení o účincích rychlých nabíječek. Například Qualcomm v propagačních materiálech rád uvádí, že jeho technologie rychlého nabíjení dokáže naplnit baterii na 60 % za 30 minut. Už se ale nechlubí tím, že doplnění zbývajících 40 % může trvat hodinu i více. Důvod tkví opět v regulačním obvodu – jakmile se začne kapacita baterie plnit, regulátor potřebuje najít nové buňky pro uložení energie a musí se vyhnout přebíjení buněk. V praktickém životě si to můžete představit jako naplňování balónku vodou: na začátku můžete zapnout přítok třeba “na plné pecky,” ale pokud s blížícím se naplněním nezpomalíte, balónek praskne.

Existují i levnější a lepší řešení. Rychlé nabíjení je v podstatě nastaveno na jeden scénář: telefon je téměř vybitý, uživatel se chystá někam odejít či odjet a potřebuje rychle do mobilu dostat co možná nejvíce energie. Nejen takové situace však lze řešit i jinak: například nabíječkou v autě nebo externím zdrojem energie (“power packem”). Nebudete tak vázání na elektrickou zásuvku na jednom místě, telefon sice nabijete za delší dobu, ale dost možná na vyšší kapacitu a zařízení můžete nabít i vícekrát.

Power pack je levným řešením Power pack je levným řešením

Rychlonabíječky: slepá ulička, nebo krok vpřed?

Máme-li shrnout celé téma, pak musíme konstatovat, že na podporovaném zařízení bude nabíjení rychlonabíječkou určitě rychlejší než při použití standardní nabíječky. Jde nesporně o krůček směrem vpřed, nejedná se však o tak převratnou technologii, jak se nám snaží tvrdit marketingové materiály. “Quick Charge” je jen reklamní termín, shrnující schopnosti obvodů pro správu napájení a nabíječky. Termín “rychlonabíječky” je tedy trochu odvážný, přestože do určité míry odpovídá skutečnosti. Můžeme předpokládat, že postupně se rychlé nabíjení stane standardem i v nižších modelových řadách smartphonů.

V současnosti ale mohou rychlonabíječky při častém používání snížit celkovou životnost akumulátoru, což ale není zásadní nedostatek, neboť řada uživatelů i s klasickou nabíječkou pracuje tak, že životnost baterie klesá (nejčastěji nabíjením z téměř či zcela vybitého stavu). Pokud se vám často stává, že potřebujete rychle nabít telefon například před odchodem do práce či do školy, pak je rychlonabíječka příslušenstvím, které určitě oceníte.

Zdroje: lifehacker.com, androidauthority.com, androidauthority.com.

Karel Kilián
O Autorovi - Karel Kilián

S překonanou čtyřicítkou je s náskokem nejstarším členem redakce :-). Před několika lety hypoteticky vymyslel operační systém svých snů, aby následně zjistil, že přesně na… více o autorovi

Mohlo by vás zajímat

Komentáře (11)