Quick Charge

Технология быстрой зарядки Quick Charge и ее типы — вопрос простой и крайне сложный одновременно. Простой, если не углубляться в детали и рассматривать технологию Qualcomm исключительно с практической точки зрения. Тут все относительно просто: сначала развитие технологии быстрой зарядки происходило за счет увеличения мощности зарядных устройств, а затем — за счет усиления мер безопасности и повышения эффективности. Эти же факторы приводили к приросту скорости восполнения батареи.

Вопрос станет слишком сложным, если мы начнем изучать совместимость быстрой зарядки Qualcomm с существующими стандартами USB, анализировать вопросы безопасности и тонкости, связанные с типом порта USB. Например, между быстрыми зарядками QC с USB Type-C и microUSB нельзя ставить знак равенства. И нюанс в том, что USB Type-C не всегда лучше.

В предлагаемой публикации мы решили ничего не усложнять. Вопрос рассматривается в практической плоскости с акцентом на тех особенностях и характеристиках быстрой зарядки, которые важны для пользователя, а не для производителя кабелей и блоков питания, которым нужно заботится о строгом соответствии стандартам. На момент публикации статьи существует шесть стандартов быстрой зарядки Quick Charge:

• Quick Charge 1.0
• Quick Charge 2.0
• Quick Charge 3.0
• Quick Charge 4.0
• Quick Charge 4+
• Quick Charge 5.0

Все типы быстрой зарядки разработаны Qualcomm. Фирменная технология защищена патентом; при использования любого типа быстрой зарядки Quick Charge в своих смартфонах производители обязаны заплатить ее авторам. По этой причине технология реализуется далеко не всегда, и многие бренды разрабатывают собственные стандарты, о которых мы вскользь упомянем.

Стандарт Quick Charge 1.0

Данный тип быстрой зарядки появился в далеком по меркам мира высоких технологий 2013 году. Технология позволяла заряжать телефоны адаптерами, которые выдают мощность 10 ватт (характеристики тока: 5 вольт, 2 ампера). Для сравнения, ранее существовала только обычная зарядка с характеристиками тока 5 вольт/1 ампер (мощность 5 ватт). На сегодняшний день Quick Charge 1.0 формально не используется, но на практике почти все современные Android смартфоны заряжаются адаптерами мощностью 10 ватт. То есть, по сути, по стандарту первой быстрой зарядки Qualcomm.

Технология быстрой зарядки Quick Charge 2.0

Большим шагом вперед стала технология быстрой зарядки Quick Charge 2.0. Максимальная мощность зарядного устройства возросла до 20 ватт, но на практике большинство производителей ограничивали пиковую мощность 15 ваттами. Увеличение мощности достигается за счет повышения напряжения (вольтажа), а не силы тока. При подключении к телефону с разряженной батареей адаптер Quick Charge 2.0 выдает 9 вольт и 1.67 ампера, что дает выходную мощность 15 ватт.По мере нагрева аккумулятора происходит постепенное снижение мощности до 10 ватт и 5 ватт. Делается это для того, чтобы избежать критичного повышения температуры батареи и окружающих ее комплектующих смартфона. К чему может привести подобный нагрев, мы прекрасно знаем на примере Galaxy Note 7 со взрывающимися батареями. Корректировка мощности в Quick Charge 2.0 осуществляется за счет изменения вольтажа. Напряжение может быть либо 12 вольт, либо 9 В или 5 В — только три значения, никак иначе. Сила тока не может превышать 2.4 А по стандарту USB. На практике сила тока не превышает 2 ампер.

Быстрая зарядка Quick Charge 3.0

Еще более серьезным шагом вперед стало появление в 2016 году технологии Quick Charge 3.0. С точки зрения максимальной мощности быстрая зарядка 3.0 мало отличается от второго поколения — пиковая мощность 18 ватт (в теории 24 или даже 36 ватт, но на практике обычно 18 Вт).

Принципиальное отличие в том, что в быстрой зарядке 3.0 мощность тока регулируется плавно, а не ступенчато. Вместо всего трех вариантов напряжения (12, 9 или 5 вольт) зарядное устройство Quick Charge 3.0 может выдавать любое напряжение с шагом 0.2 вольта. За счет этого можно плавно регулировать выходную мощность адаптера и добиваться высокой скорости подзарядки без ущерба для безопасности.
Выходная мощность меняется в диапазоне от 5 до 18 ватт. Максимальное напряжение выдается в начале подзарядки при низкой плотности заряда аккумулятора (пустая батарея). По мере увеличения плотности заряда усиливается нагрев, и напряжение, а вместе с ним и мощность, плавно уменьшается до 5 вольт. Благодаря этому батарея заряжает намного быстрее и при этом не перегревается.

Примечание. Важным новшеством в стандарте Quick Charge 3.0 стало появление технологии INOV — интеллектуального определения оптимального вольтажа. Эта технология делает зарядку телефона максимально эффективной и безопасной.

Тип быстрой зарядки Quick Charge 4.0

С технической точки зрения представленный в декабре 2016 года стандарт Quick Charge 4.0 мало отличается от ранее рассмотренной быстрой зарядки 3.0. Отличия в стандартизации и сертификации.

В связи с особенностью питания кабеля Type-C, использование технологии Quick Charge 3.0 может привести к критическому перегреву порта и подключенного к нему оборудования. Не только в теории, но и на практике. Чтобы не усложнять, мы не будем углубляться в технические детали. Скажем лишь, что в официальной документации USB запрещена сертификация зарядных устройств с портом Type-C по стандарту Quick Charge 2.0/3.0. Как видим, Type-C в телефоне — это не всегда лучше.

В 2017 году инженеры Qualcomm решили проблему и представили быструю зарядку с новым порядковым номером. Стандарт Quick Charge 4.0 по-прежнему органичен теми же параметрами тока (на практике максимальная мощность не превышает 18 ватт), но теперь он совместим с кабелями, имеющими порт Type-C, а также с открытым стандартом быстрой зарядки USB Power Delivery.

Дополнение. Совместимость с общепринятыми и открытыми стандартами достигается за счет технологии Cable Quality Detection. Проще говоря, за счет дополнительной системы защиты, основанной на определении качества кабеля и USB порта.

Технология Quick Charge 4+

Несмотря на отсутствие кардинальных улучшений в характеристиках тока и выходной мощности, представленный в 2017 году стандарт Quick Charge 4+ превосходит все рассмотренные ранее протоколы.

Стандарт Quick Charge 4+ стоит на том же техническом фундаменте. Максимальная мощность ограничена 18 ваттами (в теории — больше, но мы сегодня говорим о практике). Напряжение тока регулируются плавно с шагом 0,2 вольта. Соответственно, плавно регулируется и мощность.
Преимущество стандарта Quick Charge 4+ в том, что он совмести практически с любым сертифицированным зарядным устройством. Напомним, технология QC реализована на уровне чипсета (процессора) телефона, а не в адаптере. Зарядное устройство может быть сертифицировано по тому или иному типу быстрой зарядки, а поддержка технологии реализуется в самом смартфоне.

Телефон, поддерживающий стандарт Quick Charge 4+, можно спокойно заряжать адаптерами, сертифицированными по стандартам Power Delivery (USB-PD), Quick Charge 2.0, QC 3.0 или QC 4.0. Вот почему производители не заморачиваются с сертификацией зарядных по стандарту QC 4+. Таких адаптеров мало, ведь дешевле бросить в коробку устройство с поддержкой QC 3.0 или USB-PD.

Примечание. В теории технология Quick Charge 4+ позволяет реализовать зарядку по двум параллельным цепям питания (двумя потоками вместо одного), но на практике данная возможность не используется. Смартфонов, в которых зарядка по протоколу QC происходит по двум параллельным цепям, в начале 2019 года нет.

Быстрая зарядка Quick Charge 5.0

Самый современный протокол Quick Charge 5.0 был представлен компанией Qualcomm в конце 2018 года. Пока нет ни одного смартфона, поддерживающего данную технологию, поэтому судить о ней сложно.

В теории инженеры Qualcomm обещают увеличение мощности зарядного устройства до 32 ватт и безопасную параллельную зарядку Dual Charge с температурным мониторингом для максимальной безопасности. Но это в теории, которая, как показывает жизнь, лишь частично пересекается с практикой. Будут ли производители использовать новую технологию, и если да, в каком объеме, покажет время.

Технология Quick Charge: итоги

Увеличение мощности зарядного устройства, фактически, остановилось на Quick Charge 3.0. Дальнейшая работа компании Qualcomm была направлена на повышение безопасности протокола быстрой зарядки и его совместимости с открытыми стандартами Power Delivery.
На сегодняшний день адаптер Quick Charge 3.0 является самым распространенным зарядным устройством. Его можно спокойно использовать с телефонами, поддерживающими QC 4.0 или QC 4+, получая при этом максимальную скорость зарядки в комбинации с максимальной безопасностью. По этой причине у производителей нет стимула выпускать адаптеры, сертифицированные по QC 4.0.