Когда-то давно нормой для смартфонов считалась зарядка мощностью 5 Вт, а предлагающие 10 Вт модели рекламировались как скоростные варианты. Однако со временем производители поняли, что в этой области есть куда расти, и стали соревноваться друг с другом в количестве ватт — сейчас, к примеру, поддержка 18 Вт кажется минимально необходимой даже в бюджетных моделях (привет, iPhone!). На данный момент гонка привела к тому, что смартфоны с поддержкой зарядки на 67 Вт уже не вызывают никакого удивления даже в среднем ценовом сегменте, совместимость со 120 Вт кажется нормой для китайских флагманов, а на рынке свободно продаются модели с поддержкой 150 Вт и даже 240 Вт (Realme GT5 и GT Neo5). Но вместе с этим возникает и закономерный вопрос: «А настолько мощные зарядки — это безопасно? Причём не только для аккумулятора, но и для его владельца».
Маркетологи прекрасно осознают это и часто в разделе батарей упоминают, сколько степеней защиты используют их смартфоны для безопасного восполнения энергии. И здесь, в отличие от показательного количества ватт, всё непонятно. Дело в том, что разработчики указывают какие-то сложно вообразимые цифры («34 технологии защиты у Xiaomi 11i Hypercharge» или «38 уровней безопасности у Realme GT NEO 3T»). Но при этом нигде не перечисляется список этих самых опций, даже примерный.
В этой статье пытаемся разобраться, какие технологии защиты аккумулятора применяются в современных смартфонах — информацию пришлось искать по крупицам во всём интернете, собирая сведения у разных производителей.
Аппаратный уровень: специальные компоненты и инженерные решения
Ключевые элементы защиты аккумуляторов от перегрева и прочих казусов кроются именно в физических инженерных решениях, поскольку взять самую «обычную» батарею из условного смартфона пятилетней давности и заставить её заряжаться на повышенной мощности не получится.
Аккумулятор из нескольких ячеек
Во многих смартфонах последних лет с поддержкой быстрой зарядки аккумулятор разделён на две ячейки, которые заряжаются параллельно. Благодаря такому подходу удаётся повысить мощность зарядки: к примеру, в единую батарею было бы небезопасно пускать ток на 4 А (условно), но две параллельные вполне могут заряжаться от 2 А каждая одновременно.
Однако для максимальной эффективности такого подхода нужно применять более сложную технологию, используя два конвертора (charge pumps), регулирующих напряжение и силу тока для каждой из ячеек.
Впрочем, такой подход необязателен для достижения быстрой зарядки — есть новейшие смартфоны с одноячейной батареей (тот же Xiaomi 13T Pro с зарядкой 120 Вт).
Особый преобразователь
При стандартной зарядке смартфона входное напряжение преобразовывается в подходящее, но это очень сложная задача в случае со сверхбыстрыми зарядками. Например, при 120-ваттной технологии для преобразования 20 вольт в подходящие 5 вольт нужно использовать пять стандартных преобразователей напряжения (поскольку один неспособен понизить его в четыре раза) — это приводит к большому выделению тепла.
Для предотвращения этого той же Xiaomi пришлось прибегнуть к разработке собственного чипсета (Surge P1), который, в отличие от стандартных двухрежимных преобразователей, поддерживает режимы 1:1, 2:1 и 4:1 (и наоборот для реверсивной зарядки). Сейчас компания устанавливает два P1-чипа в свои смартфоны вместо пяти обычных преобразователей, чтобы обеспечивать эффективную сверхбыструю зарядку.
Повышение тока, а не напряжения
Сразу же стоит отметить существование другого подхода к достижению быстрой зарядки — принадлежащие BBK компании (Realme, OPPO, OnePlus и другие) прибегают к повышению тока, а не напряжения. Это позволяет снизить выделение тепла, поскольку чем выше напряжение, тем сильнее сопротивление в проводниках и других компонентах (а следовательно, и выше тепловыделение).
К примеру, 240-ваттная технология Realme использует на входе 20 В при 12 А, а три конвертора преобразовывают это в 10 В при 24 А.
Зарядка без преобразования напряжения
Ещё один подход BBK, который разработчики называют «прямой зарядкой», — отказ от использования преобразователя напряжения внутри смартфона. То есть смартфон заряжается сразу с таким напряжением, которое ему необходимо (ему не нужно преобразовывать его, что сопровождается выделением тепла).
К слову, при таком подходе управляющая цепь питания, регулирующая ток и напряжение, помещается ещё и в блок питания.
Графеновая плёнка
Речь не о мистическом графеновом аккумуляторе, а именно о применении графена в обычных батареях. Им будто оборачивают батарею со всех сторон (или как минимум с одной), и он служит тепловым изоляционным слоем — находясь между аккумулятором и другими компонентами, он минимизирует передачу тепла.
Такое решение, к примеру, установлено в Xiaomi 11T Pro.
Испарительная камера
Принято считать, что она задействуются для отвода тепла только от процессора, но это заблуждение. На самом деле, этот элемент активно применяют и для понижения температуры во время быстрой зарядки — в большинстве смартфонов (если не во всех) с питанием на 67 Вт и выше установлена испарительная камера.
Более того, эффективность этого элемента защиты во многом влияет на мощность зарядки, благодаря чему испарительные камеры постоянно дорабатывают (конечно, не последнее влияние на это оказывает и необходимость охлаждать процессор). К примеру, в 2022 году Xiaomi представила особую микроструктуру для технологии Loop LiquidCool, повышающую эффективность рассеивания горячего воздуха в 2 раза.
А технология 240-ваттной зарядки Realme подразумевает использование огромной испарительной камеры, состоящей из нескольких графеновых слоёв, площадью в 6 580 мм².
Батареи со множественными выводами
В «обычных» аккумуляторах используется один анодный и один катодный вывод. А в моделях с поддержкой быстрой зарядки чаще всего применяются множественные выводы, позволяющие распределить ток сразу по нескольким путям — то есть он может двигаться по более коротким расстояниям, что уменьшает сопротивление.
При этом уменьшается и риск перегрева батареи, ведь нагрузка распределяется между всеми выводами.
Огнеустойчивые компоненты
Это пассивный элемент защиты, который гарантирует, что если и случится какая-то непредвиденность, то её последствия будут минимальны в вопросе защиты деталей смартфона и пользователя. Или если не гарантирует, то минимизирует шансы несчастного случая.
Программный уровень: необычные идеи и превентивные меры безопасности
Сюда можно отнести технологии, которые регулируются преимущественно прошивкой. Хотя не все они полностью программные (то есть некоторые из них требуют каких-либо вспомогательных датчиков или особенностей конструкции, из-за чего их нельзя реализовать в абсолютно любом устройстве), ключевую роль в их использовании выполняют именно низкоуровневые настройки системы.
Питание смартфона в обход аккумулятора
Идея заключается в том, что если смартфон активно используется при подключении к сети, то подавать питание нужно напрямую его компонентам в обход аккумулятора. Это особенно полезно, если пользователь сильно нагружает устройство во время зарядки — к примеру, играет или использует камеру. Дело в том, что зарядка сама по себе выделяет много тепла, а если в это время ещё и активно нагружен процессор, то тепла выделяется многократно больше.
В итоге технология подачи питания в обход аккумулятора убивает сразу несколько зайцев: во-первых, батарея вообще никак не нагревается (ведь она не заряжается); во-вторых, процессор не начинает сильнее троттлить из-за дополнительного чрезмерного нагрева; в-третьих, жизненный цикл аккумулятора не сокращается, поскольку батарея не служит бессмысленным, но задействуемым промежуточным звеном.
Такой подход придуман достаточно давно (впервые в Xperia 1 II от Sony) и используется многими производителями. И, на удивление, он относится к программной реализации не меньше, чем к аппаратной — к примеру, «нативную» поддержку технологии Samsung реализовал только в серии Galaxy S23, но затем выпустил обновление утилиты Game Launcher, привнесшее эту опцию на старые устройства: Galaxy S22, Z Fold 2/3/4, A33 5G, A73 5G и даже на планшеты Tab S8.
Двусторонний контроль питания
В разделе аппаратных мер безопасности упоминалось, что при использовании технологии зарядки без преобразователя напряжения внутри смартфона в адаптер необходимо устанавливать свою управляющую цепь питания. То есть в таком случае в процессе зарядки используются две системы мониторинга: одна в блоке, другая в смартфоне — они обмениваются данными и тем самым лучше определяют и регулируют процесс зарядки.
Мониторинг температуры в реальном времени
Поскольку сверхбыстрая зарядка — рискованная технология в любом из подходов, смартфоны с её поддержкой не обходятся без дополнительных сенсоров, отслеживающих температуру в режиме реального времени и корректирующих входную мощность (полностью выключая подачу энергии в особых случаях).
Впрочем, вспомогательные «датчики безопасности» используются не только для предотвращения несчастных случаев, но и для получения максимума из технологии быстрой зарядки. Обычно скорость восполнения энергии сильно снижается по мере приближения к 100%, но наличие специальных сенсоров позволяет минимизировать этот процесс, не уменьшая мощность существенно дольше (поскольку зарядка осуществляется под тщательным контролем). Xiaomi, к примеру, именует такую технологию как MI-FC.
Ограничение мощности зарядки
В смартфонах с 1440p-экранами по умолчанию включено разрешение 1080p, чтобы не расходовать лишние ресурсы тем, кому это не нужно. Аналогичная ситуация и со сверхбыстрыми зарядками — анонсируя смартфон Redmi Note 11 Pro+ в 2021 году, Xiaomi представила ещё и технологию ограничения скорости заряда. Но даже с ней зарядка по-прежнему очень быстрая, однако при этом температура батареи не приближается к критическому значению.
Так, по умолчанию Redmi Note 11 Pro+ на 4 500 мА⋅ч заряжается от 120-ваттного адаптера за 19 минут, а температура его батареи не превышает 38 °C. Но в настройках можно убрать ограничение, и тогда смартфон будет заряжаться за 15 минут — разница вряд ли существенная для того, чтобы рисковать (как минимум сроком службы батареи).
Лимитирование мощности зарядки на морозе
Ставить на зарядку смартфон при минусовой температуре — не самая лучшая идея, особенно в случае со сверхвысокой мощностью. Но пользователям некоторых смартфонов беспокоиться об этом не стоит, поскольку система автоматически лимитирует скорость зарядки.
Например, при температуре в -10 °C серия Xiaomi 11T ограничивает мощность зарядки до 12 Вт.
Итог: всё интересно, но не совсем понятно
Изначальная идея статьи разобраться в том, что конкретно подразумевается под формулировками наподобие «34 технологии защиты у Xiaomi 11i Hypercharge» и «38 уровней безопасности у Realme GT NEO 3T», оказалась выполненной лишь отчасти.
Производители раскрывают информацию лишь о некоторых технологиях, причём зачастую очень поверхностно. Причин может быть несколько: во-первых, маркетологи решают сделать акцент только на самых показательных или красиво звучащих функциях, чтобы привлечь покупателей, но не запутывать их; во-вторых, перечисление абсолютно всех технологий было бы слишком длинным пластом информации (хотя это всегда можно сделать в какой-нибудь бумажной инструкции или мелким шрифтом внизу сайта); в-третьих, такая информация может быть коммерческой тайной, ведь, как мы убедились по ходу всей статьи, для достижения сверхбыстрой зарядки недостаточно просто увеличить мощность или силу тока.
Однако есть и отчасти хорошая новость — существует сертификация технологий быстрой зарядки TÜV Rheinland Safe Fast-Charge System. Для её получения (а у многих смартфонов она есть) устройство должно удовлетворять минимальным стандартам безопасности, базирующихся на международно признанных и отраслевых стандартах (или даже превосходящих их). В открытом доступе нет информации о критериях, но TÜV Rheinland отмечает важную деталь: «Испытания направлены, в частности, на снижение опасности, связанной с быстрой зарядкой, проверку несоответствия заявленных производителем характеристик и выявление проблем совместимости при замене оборудования». То есть этот сертификат гарантирует, что указываемая производителем информация — не просто громкие цифры и красивые маркетинговые заявления, а соответствующие действительности данные.
Но справедливости ради стоит вспомнить ситуацию с сертификацией защиты от попадания пыли и воды (IP) — некоторые смартфоны не получают её из-за дороговизны прохождения тестов, но, если верить испытаниям блогеров, вполне справляются с погружением под воду. То есть к отсутствию сертификата TÜV Rheinland вряд ли стоит относиться излишне подозрительно.
