Quick Charge (QC [1] [2] ) — набор технологий компании Qualcomm для энергоснабжения мобильных гаджетов с аккумуляторами. Включают в себя:
- технологию передачи повышенной мощности через кабельную инфраструктуру с разъемами USB сверх стандартных спецификаций USB. Для максимальной эффективности и зарядное устройство и гаджет должны поддерживать спецификацию Quick Charge.
- технологию бережного и быстрого заряда аккумуляторов.
- комплект микросхем для обслуживания аккумулятора и электропитания мобильного устройства.
В официальных спецификациях USB имеется аналог Quick Charge — USB Power Delivery. Несмотря на это Quick Charge получило довольно широкое распространение в связи с поддержкой этой технологии в популярных мобильных процессорах Qualcomm Snapdragon и доступности контроллеров питания гаджета и зарядного устройства по этой технологии.
Было выпущено четыре совместимых друг с другом версии спецификации [3] [4] [5] . Совместимых означает что при соединении гаджетов любых версий QC они смогут договориться по протоколу старейшей из версий. Спецификации закрыты, сама технология является лицензируемой, то есть платной для производителей оборудования.
Содержание
Quick Charge 1.0 [ править | править код ]
2013 год. Предусматривала питание только 5 В 2 А и мало отличалось от других решений того времени, совместимых с спецификацией USB Battery Charging. Распространения не получило.
Quick Charge 2.0 [ править | править код ]
2015 год. Как и USB Power Delivery, спецификация предусматривала возможность повышения напряжения питания до 9, 12 или 20 В после согласования между зарядным устройством и гаджетом. Но, в отличие от USB Power Delivery, метод договора был гораздо проще и позволял использовать существующие кабели и разъёмы USB 2.0/3.0. По состоянию линий D+/D− гаджет определяет, что подключён к зарядному устройству, после чего выставляет на линии D+/D− определённое напряжение в соответствии с желаемым напряжением питания.
| D+ | D− | Vbus |
|---|---|---|
| 0,6 В | 0 В | 5 В |
| 0 В | 0,6 В | 5 В |
| 3,3 В | 0,6 В | 9 В |
| 0,6 В | 0,6 В | 12 В |
| 3,3 В | 3,3 В | 20 В |
| 0,6 В | 3,3 В | Регулируемое согласно QC 3.0 |
В момент подачи питания (состояние S1 на рисунке) зарядное устройство выдаёт в нагрузку 5 В и замыкает линии D+/D−. При этом такое ЗУ определяется как соответствующее стандарту USB Battery Charging. Если питаемый гаджет не соответствовал QC то зарядное устройство продолжало работать в этом режиме, обеспечивая совместимость с USB Battery Charging и Quick Charge 1.0. Чтобы перейти в режим Quick Charge 2.0, гаджет подаёт 0,6 В на D+ (состояние S2). ЗУ определяет это напряжение как соответствие гаджета QC 2.0 и в ответ разъединяет D+ и D−, закорачивая D− на 0В. Теперь и гаджет видит, что ЗУ соответствует QC 2.0, и подаёт на D+ 3,3 В (состояние S3). Теперь ЗУ отпускает D− и видит сочетание напряжений на D+/D−, которым гаджет выставляет требуемое напряжение питания. В состоянии S3 показан выход на 9 В, в состоянии S4 — выход на 12 В, далее — на 5 В.
Quick Charge 3.0 [ править | править код ]
2016 год. Спецификация дополняет QC 2.0 возможностью ступенчатой регулировки напряжения питания в диапазоне 3,6-20 В по запросу гаджета с шагом 0,2 B.
Class [ править | править код ]
Qualcomm разделяет зарядные устройства на два класса — Class A и Class B. Зарядные устройства Class A могут выдавать только до 12В. Соответственно, устройства, способные переключаться в режим 20В обозначаются как Class B.
Quick Charge и кабели Type C [ править | править код ]
Согласно спецификации USB некоторые кабели с разъёмами Type C могут содержать микросхему, идентифицирующую параметры кабеля. Поскольку эта микросхема питается от линий питания кабеля, то повышение напряжения на них может оказаться фатальным как для кабеля, так и для подключенного оборудования. В связи с этим применение Quick Charge 2.0 и 3.0 на кабелях с разъёмами Type C оказалось рискованным. В 2015 году USB-IF опубликовал методику тестирования кабельной инфраструктуры с разъёмами Type C, где прямо запретил управление напряжением на линии питания нестандартными методами. Корпорация Google выпустила рекомендацию не поддерживать QC 2.0 и 3.0 в Andro >[6] . Для решения этой проблемы Qualcomm обещала представить в 2017 году новую ревизию спецификации Quick Charge 4 [7] .
Quick Charge 4.0 [ править | править код ]
Qualcomm Quick Charge 4.0 представлена в ноябре 2016 года. Qualcomm Quick Charge 4+ представлена летом 2017 года [4] [8] . Заявлена совместимость с кабелями с разъёмами USB Type-C и протоколом USB Power Delivery. Для обеспечения такой совместимости устройства QC4 сначала пытаются установить соединение по протоколу Power Delivery и только если другие подключенные устройства не поддерживают его, переключается в режим QC. Это означает, что зарядные устройства QC4 поддерживают и QC, и PD протоколы заряда.
По заявлению компании, 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 % [9] .
Аналогичные решения [ править | править код ]
Компания Motorola выпустила свой стандарт зарядки под торговой маркой TurboPower tm [10] [11] . Он основан на QC 2.0 и совместим с ним. В основном используется в продукции компании Lenovo.
Технология Samsung Adaptive Fast Charging также является упрощенной разновидностью QC 2.0 и совместима с ним [12] [13] . Отличия в том что зарядные устройства Samsung AFC поддерживают только напряжение 9В и потому не всегда способны заменить QC зарядные устройства.
Quick Charge (QC [1] [2] ) — набор технологий компании Qualcomm для энергоснабжения мобильных гаджетов с аккумуляторами. Включают в себя:
- технологию передачи повышенной мощности через кабельную инфраструктуру с разъемами USB сверх стандартных спецификаций USB. Для максимальной эффективности и зарядное устройство и гаджет должны поддерживать спецификацию Quick Charge.
- технологию бережного и быстрого заряда аккумуляторов.
- комплект микросхем для обслуживания аккумулятора и электропитания мобильного устройства.
В официальных спецификациях USB имеется аналог Quick Charge — USB Power Delivery. Несмотря на это Quick Charge получило довольно широкое распространение в связи с поддержкой этой технологии в популярных мобильных процессорах Qualcomm Snapdragon и доступности контроллеров питания гаджета и зарядного устройства по этой технологии.
Было выпущено четыре совместимых друг с другом версии спецификации [3] [4] [5] . Совместимых означает что при соединении гаджетов любых версий QC они смогут договориться по протоколу старейшей из версий. Спецификации закрыты, сама технология является лицензируемой, то есть платной для производителей оборудования.
Содержание
Quick Charge 1.0 [ править | править код ]
2013 год. Предусматривала питание только 5 В 2 А и мало отличалось от других решений того времени, совместимых с спецификацией USB Battery Charging. Распространения не получило.
Quick Charge 2.0 [ править | править код ]
2015 год. Как и USB Power Delivery, спецификация предусматривала возможность повышения напряжения питания до 9, 12 или 20 В после согласования между зарядным устройством и гаджетом. Но, в отличие от USB Power Delivery, метод договора был гораздо проще и позволял использовать существующие кабели и разъёмы USB 2.0/3.0. По состоянию линий D+/D− гаджет определяет, что подключён к зарядному устройству, после чего выставляет на линии D+/D− определённое напряжение в соответствии с желаемым напряжением питания.
| D+ | D− | Vbus |
|---|---|---|
| 0,6 В | 0 В | 5 В |
| 0 В | 0,6 В | 5 В |
| 3,3 В | 0,6 В | 9 В |
| 0,6 В | 0,6 В | 12 В |
| 3,3 В | 3,3 В | 20 В |
| 0,6 В | 3,3 В | Регулируемое согласно QC 3.0 |
В момент подачи питания (состояние S1 на рисунке) зарядное устройство выдаёт в нагрузку 5 В и замыкает линии D+/D−. При этом такое ЗУ определяется как соответствующее стандарту USB Battery Charging. Если питаемый гаджет не соответствовал QC то зарядное устройство продолжало работать в этом режиме, обеспечивая совместимость с USB Battery Charging и Quick Charge 1.0. Чтобы перейти в режим Quick Charge 2.0, гаджет подаёт 0,6 В на D+ (состояние S2). ЗУ определяет это напряжение как соответствие гаджета QC 2.0 и в ответ разъединяет D+ и D−, закорачивая D− на 0В. Теперь и гаджет видит, что ЗУ соответствует QC 2.0, и подаёт на D+ 3,3 В (состояние S3). Теперь ЗУ отпускает D− и видит сочетание напряжений на D+/D−, которым гаджет выставляет требуемое напряжение питания. В состоянии S3 показан выход на 9 В, в состоянии S4 — выход на 12 В, далее — на 5 В.
Quick Charge 3.0 [ править | править код ]
2016 год. Спецификация дополняет QC 2.0 возможностью ступенчатой регулировки напряжения питания в диапазоне 3,6-20 В по запросу гаджета с шагом 0,2 B.
Class [ править | править код ]
Qualcomm разделяет зарядные устройства на два класса — Class A и Class B. Зарядные устройства Class A могут выдавать только до 12В. Соответственно, устройства, способные переключаться в режим 20В обозначаются как Class B.
Quick Charge и кабели Type C [ править | править код ]
Согласно спецификации USB некоторые кабели с разъёмами Type C могут содержать микросхему, идентифицирующую параметры кабеля. Поскольку эта микросхема питается от линий питания кабеля, то повышение напряжения на них может оказаться фатальным как для кабеля, так и для подключенного оборудования. В связи с этим применение Quick Charge 2.0 и 3.0 на кабелях с разъёмами Type C оказалось рискованным. В 2015 году USB-IF опубликовал методику тестирования кабельной инфраструктуры с разъёмами Type C, где прямо запретил управление напряжением на линии питания нестандартными методами. Корпорация Google выпустила рекомендацию не поддерживать QC 2.0 и 3.0 в Andro >[6] . Для решения этой проблемы Qualcomm обещала представить в 2017 году новую ревизию спецификации Quick Charge 4 [7] .
Quick Charge 4.0 [ править | править код ]
Qualcomm Quick Charge 4.0 представлена в ноябре 2016 года. Qualcomm Quick Charge 4+ представлена летом 2017 года [4] [8] . Заявлена совместимость с кабелями с разъёмами USB Type-C и протоколом USB Power Delivery. Для обеспечения такой совместимости устройства QC4 сначала пытаются установить соединение по протоколу Power Delivery и только если другие подключенные устройства не поддерживают его, переключается в режим QC. Это означает, что зарядные устройства QC4 поддерживают и QC, и PD протоколы заряда.
По заявлению компании, 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 % [9] .
Аналогичные решения [ править | править код ]
Компания Motorola выпустила свой стандарт зарядки под торговой маркой TurboPower tm [10] [11] . Он основан на QC 2.0 и совместим с ним. В основном используется в продукции компании Lenovo.
Технология Samsung Adaptive Fast Charging также является упрощенной разновидностью QC 2.0 и совместима с ним [12] [13] . Отличия в том что зарядные устройства Samsung AFC поддерживают только напряжение 9В и потому не всегда способны заменить QC зарядные устройства.
Пока аккумуляторы, способные обеспечить высокую ёмкость при малых размерах, находятся на стадии ранних прототипов, технологические компании нашли другой способ облегчить жизнь владельцам мощных смартфонов — быструю зарядку. Однако договориться о едином стандарте производители не смогли, и сейчас существует около десятка технологий быстрых зарядок, каждую из которых должен поддерживать не только смартфон, но и блок питания. Разобраться в таком многообразии трудно, но мы сделали это. Мы подробно расскажем о существующих стандартах, а также ответим на волнующие всех вопросы о совместимости и безопасности.
Принцип работы быстрой зарядки
Чтобы наполнить батарею быстрее, требуется зарядное устройство большей мощности. Если в обычных зарядках напряжение составляет 5 В, а сила тока — до 2-2,5 А, то в быстрых значения этих параметров могут доходить до 20 В и 5 А соответственно. Кроме того, в отличие от классических «медленных» зарядных устройств, большинство быстрых являются умными и умеют общаться со смартфоном по специальному протоколу. Наиболее яркий пример — технология Quick Charge 3.0 от Qualcomm. При использовании QC 3.0 смартфон непрерывно посылает зарядному устройству информацию о состоянии аккумулятора, на основании которой блок питания регулирует выходную мощность, изменяя напряжение и силу тока. В Qualcomm технологию умного переключения режимов назвали INOV — Intelligent Negotiation for Optimum Voltage, то есть интеллектуальное определение оптимального напряжения.
Наибольшую мощность блок питания выдаёт при зарядке почти совсем пустого аккумулятора — именно поэтому разработчики стандартов быстрой зарядки так любят оценить их эффективность по времени заряда первых 50% батареи. Например, Quick Charge 3.0 в начале зарядки использует напряжение 20 В, а затем понижает его вплоть до 3,2 В с шагом в 200 мВ.
Из вышесказанного следует, что для функции быстрой зарядки необходимо пользоваться комплектным зарядным устройством. Если его нет или блок питания вышел из строя, то можно приобрести сторонний, но обязательно сертифицированный аксессуар. Подделки быстрых зарядок пока не слишком распространены, но с этой технологией стоит быть максимально осторожным: подзарядка батареи в непредусмотренном режиме может привести к выходу гаджета из строя или даже пожару.
Стандарты
К настоящему времени своим стандартом быстрой зарядки обзавёлся практически каждый крупный производитель смартфонов и чипсетов. Мы начнём с наиболее распространённых, но постараемся упомянуть обо всех существующих, а также перспективных стандартах.
Quick Charge. Технология компании Qualcomm под названием Quick Charge стала первой среди стандартов быстрой зарядки и к сегодняшнему дню обзавелась уже третьим обновлением. Заявлена выходная мощность вплоть до 24 Вт и выше, но большинство зарядных устройств для смартфонов с поддержкой технологий QC 2.0 и QC 3.0 с INOV способны выдавать до 18 Вт, динамически регулируя напряжение в диапазоне от 3,2 до 20 В. Во всех промо-материалах указывается, что с данной технологией работают только гаджеты с процессорами Qualcomm — для версии Quick Charge 3.0 необходим Snapdragon 820, 620, 618, 617 или 430. Однако её можно найти и в смартфонах с другими SoC, например, Samsung Galaxy S7 поддерживает Quick Charge 2.0. Уже выпущено немало девайсов с поддержкой и третьей версии стандарта, включая LG G6. Представленный на MWC 2017 флагман корейского производителя оснащён аккумулятором ёмкостью 3300 мАч, полностью зарядить который получится за 96 минут.
Начиная с QC 2.0 устройства могут быть сертифицированы в соответствии с классом А или классом В. Согласно информации Qualcomm, зарядки класса А способны обеспечить мощность до 24 Вт с кабелем micro-USB и до 36 Вт с кабелем USB Type-C, а устройства класса В достигают 60 Вт и больше. Однако последних исчезающе мало (нам удалось найти автомобильную зарядку для ноутбука с поддержкой этой технологии), а сертификация по классу А, судя по всему, не определяет минимальные требования. Так или иначе, для большинства массовых гаджетов (и смартфонов, и блоков питания) с поддержкой Quick Charge максимальная мощность ограничена 18 Вт.
Осенью прошлого года Qualcomm представила четвёртую версию Quick Charge, которая сможет зарядить аккумулятор на 2750 мАч до 50% за 15 минут (на 20% быстрее по сравнению с QC 3.0). Точные характеристики будущих зарядок пока неизвестны, поэтому нам остаётся ждать смартфонов на чипсете Snapdragon 835, поддерживающем новую технологию.
TurboPower. Разработка компании Lenovo, выпущенная под брендом Motorola, основана на стандарте Quick Charge 2.0 и имеет с ним обратную совместимость. Главным отличием TurboPower стала увеличенная мощность — 25,8 Вт против типичных 18 Вт у QC 2.0. Технологию TurboPower поддерживают смартфоны Moto X Pure Edition и Droid Turbo 2, но пока непонятно, будет ли Lenovo развивать стандарт дальше и использовать его в своих аппаратах.
Pump Express. Ближайший конкурент Quick Charge — собственная технология компании MediaTek под названием Pump Express, успевшая получить уже третью версию. Особенностью Pump Express 3.0 является прямая (минуя встроенный контроллер) зарядка аккумулятора, когда слежением за температурой и режимом работы занимается блок питания. Для поддержки Pump Express 3.0 девайс обязательно должен иметь порт USB Type-C, а также один из поддерживаемых SoC (точный список компания не сообщает). Но, как и в случае с Quick Charge, информацию о совместимости с Pump Express необходимо уточнять для каждого конкретного смартфона. Например, поддержку стандарта получил Meizu Pro 6 с аккумулятором на 2560 мАч, который можно зарядить до 100% всего за час.
Adaptive Fast Charging. Из быстрых зарядок производителей смартфонов самый известный и распространённый, наверное, стандарт компании Samsung, который поддерживается всеми смартфонами S-серии начиная с Galaxy S6 и гаджетами линейки Note начиная с Galaxy Note 4. Максимальная мощность Adaptive Fast Charge составляет 15 Вт при напряжении 9 В — этого хватает, чтобы за полчаса наполовину зарядить аккумулятор Galaxy Note 5 на 3000 мАч.
VOOC Flash Charging/Dash Charge. В стороне от гонки быстрых зарядок не осталась и компания BBK, реализовавшая сразу два разных стандарта. Под брендом Oppo была представлена технология VOOC Flash Charging, которая способна обеспечить мощность 25 Вт при обычном напряжении в 5 В. На данный момент VOOC поддерживают семь различных смартфонов Oppo. Например, Oppo Find 7 с батареей на 3000 мАч за полчаса может зарядиться на 75%.
Что касается Dash Charge, то стандарт впервые появился вместе со смартфоном OnePlus 3. Отличие от VOOC, Dash Charge стал чуть менее мощным: при напряжении в 5 В он даёт лишь 20 Вт для зарядки аппарата. Другое заметное различие — поддержка зарядки только комплектным кабелем. OnePlus 3 благодаря Dash Charge может зарядиться до 63% за 30 минут, а полная зарядка занимает 75 минут.
Super Charge. Быстрая зарядка Huawei способна похвастаться не только незамысловатым названием, но и неплохими характеристиками: максимальная мощность до 22,5 Вт при напряжении 5 В. Работают с этой технологией пока только Huawei Mate 9 и Huawei P10/P10 Plus. Флагман оснащён батареей ёмкостью 4000 мАч, которую за полчаса получится зарядить до 57%.
Super mCharge. Наиболее многообещающей технологией на данный момент является разработка компании Meizu, показанная на MWC 2017. Блоки питания Super mCharge при напряжении 11 В смогут выдавать совсем уж невероятную мощность в 55 Вт — значение, которое ожидаешь от зарядного устройства ультрабука, но никак не смартфона. Это позволяет зарядить батарею на 3000 мАч всего за 20 минут. Помимо поддержки со стороны смартфона и зарядного устройства для Super mCharge требуется специальный кабель, способный работать на такой большой мощности. Однако пока непонятно, как именно блок питания будет определять тип кабеля (и будет ли вообще), ведь вставленный в зарядное устройство Super mCharge кабель с AliExpress легко может стать причиной пожара. Рабочие прототипы блока питания и смартфона со специальной батареей, как мы уже упоминали выше, были показаны в Барселоне, а выпустить первое массовое устройство с поддержкой данной технологии Meizu обещает в конце этого или начале следующего года.
USB Power Delivery — будущий отраслевой стандарт?
Ситуация с огромным количеством конкурирующих технологий на рынке не нравится Google. Владелец экосистемы хочет внедрить для всех Android-устройств единый стандарт быстрой зарядки через порт USB Type-C. Несмотря на то что стандарт под названием USB Power Delivery появился ещё три года назад, он до сих пор не получил широкого распространения. Но в скором времени всё может измениться: шаг навстречу Google уже сделала компания Qualcomm, которая сообщила о совместимости Quick Charge 4 с USB PD. За ней наверняка последуют и другие производители.
Особенностью USB Power Delivery является поддержка большого количества профилей, подходящих для зарядки любых устройств, от смартфонов до мощных ноутбуков. Пока работа USB PD предусмотрена в следующих режимах: 5 В/2 А (10 Вт), 12 В/1,5 А (18 Вт), 12 В/3 А (36 Вт), 12-20 В/3А (до 60 Вт) и 12-20 В/4,75-5 А (до 100 Вт). Несмотря на такие возможности и поддержку Google, широкого распространения USB Power Delivery среди Android-смартфонов можно ожидать не раньше чем через пару лет.
Для удобства мы занесли характеристики перечисленных выше типов быстрых зарядок в одну таблицу:
