Весь интернет ошибается: в повербанках нет проблемы указания мАч вместо Втч

Большинство владельцев повербанков рано или поздно сталкиваются с загвоздкой: внешний аккумулятор с условными 20 000 мА⋅ч не может четыре раза зарядить смартфон с условной батареей на 5 000 мА⋅ч, хотя простой математический расчёт свидетельствует об обратном. Этот «феномен» давно не новость, и в интернете полно статей, объясняющих причину такого явления. Выбирая себе новый повербанк, я посетил кучу подобных материалов и ознакомился с доводами в них — та самая загвоздка с использованием мА⋅ч вместо Вт⋅ч (подробнее о которой распишу ниже) показалась очень логичной. Но переспав с новой/освежённой для себя информацией ночь, я понял, что она абсолютно бесполезна при оценке ёмкости повербанка — вернее, в большинстве случаев совсем не важно, указывается ёмкость в мА⋅ч или в Вт⋅ч.

⚠️ Я совсем не профессор физики или специалист в электронике, а данный материал вовсе не научный. Я просто нашёл несоответствие, которое преподносится на каждом первом сайте из поисковой выдачи как истина, и решил им поделиться — я тоже могу ошибаться и в чём-то заблуждаться, поэтому буду рад увидеть в комментариях указания или какие-либо дополнения на ошибки, если такие есть.

Как проблему фейковой ёмкости описывает весь интернет

На любом посещаемом мною сайте чуть ли не сразу указывается, что производители повербанков вводят покупателей в заблуждение, измеряя ёмкость своих моделей в миллиампер-часах (мА⋅ч), а не в ватт-часах (Вт⋅ч). Все авторы таких материалов как под копирку объясняют это тем, что показатель мА⋅ч характеризует электрический заряд, то есть силу тока (измеряется в амперах), которую аккумулятор способен выдать за один час. А электрическую энергию, которую может обеспечить батарея, нужно указывать в Вт⋅ч — количество ватт за один час.

Это объясняют на простом «жизненном» примере:

Допустим, у человека есть повербанк на 20 000 мА⋅ч, от которого он хочет зарядить смартфон с батареей на 5 000 мА⋅ч. Простая математика подсказывает ему, что портативного аккумулятора хватит на четыре полные зарядки смартфона, но на практике четырёх подзарядок не добиться.

Авторы статей объясняют это тем, что причина в неправильном измерении ёмкости и особенностях зарядки: показатель миллиампер-часов указывается при 3,7 вольта, а сама зарядка происходит при 5 вольтах. По их словам, если перевести мА⋅ч в Вт⋅ч, тайна будет разгадана:

20 000 мА⋅ч × 3,7 В = 20 А⋅ч × 3,7 В = 74 Вт⋅ч (истинная ёмкость повербанка)

74 Вт⋅ч ÷ 5 В (ведь зарядка именно при 5 вольтах, а не 3,7 вольта) = 14,8 А⋅ч = 14 800 мА⋅ч (якобы «правильная» ёмкость в мА⋅ч)

На этом моменте во многих материалах подчёркивается, что производители хитрецы — вводят покупателей в заблуждение и специально используют меньшее напряжение, чтобы повысить показатель ёмкости. И указывается, что от повербанка на 20 000 мА⋅ч не зарядить смартфон на 5 000 мА⋅ч четыре раза именно потому, что его «настоящая» ёмкость составляет 14 800 мА⋅ч (при такой не запитать смартфон даже три полных раза).

Однако это ошибочное мнение, вызванное недопониманием принципа работы повербанков.

На деле всё равно, в чём оценивать ёмкость: в мА⋅ч или Вт⋅ч 

Здесь стоит сразу уточнить: всё равно именно в случае зарядки смартфонов и многих других мобильных устройств от повербанков. А вот, например, при сравнении ёмкости аккумуляторов разных устройств, сопоставлять их по мА⋅ч действительно некорректно (так как напряжение может отличаться).

Практически во всех сайтах не уточняется тот факт, что в повербанках установлены литиевые аккумуляторы, номинальное (среднее) напряжение которых составляет 3,7 вольта. Оно может быть чуть выше или ниже в зависимости от уровня заряда батарей, но их напряжение никогда не доходит до 5 вольт. Так откуда же взялось это напряжение в 5 вольт? Из стандарта USB, по кабелям которого и осуществляется зарядка, — он требует, чтобы напряжение составляло не менее 5 вольт.

Обычные литиевые аккумуляторы сами по себе неспособны выдавать 5 вольт — такое напряжение обеспечивается встроенным в повербанк преобразователем, который повышает исходные 3,7 вольта (или около того) до необходимых 5 вольт (или выше).

При этом в смартфонах тоже используются литиевые аккумуляторы, номинальное напряжение которых аналогичное — 3,7 вольта. Поскольку напряжения идентичные и у повербанков, и у заряжаемых ими смартфонов, никакой проблемы измерять ёмкость в миллиампер-часах (зависящих от напряжения), по сути, нет. В этом можно убедиться математически:

Ёмкость повербанка на 20 000 мА⋅ч в Вт⋅ч:
20 000 мА⋅ч × 3,7 В = 20 А⋅ч × 3,7 В = 74 Вт⋅ч

Ёмкость смартфона на 5 000 мА⋅ч в Вт⋅ч:
5 000 мА⋅ч × 3,7 В = 5 А⋅ч × 3,7 В = 18,5 Вт⋅ч


74 Вт⋅ч ÷ 18,5 Вт⋅ч = 4 (ровно в четыре раза ёмкость повербанка больше ёмкости аккумулятора в смартфоне, что было понятно и при измерении в мА⋅ч)

Как видно, на самом деле нет никакой проблемы измерять ёмкость повербанков в миллиампер-часах, если они заряжают устройства с такими же литиевыми батареями при том же напряжении. Доводы интернет-экспертов, высчитывающих «настоящую» ёмкость повербанков при «реальной» эксплуатации, не имеют ничего общего с действительностью, поскольку внешние аккумуляторы выдают напряжение именно в 3,7 вольта (как и указано на коробке), а выходные 5 вольт (на самом деле, с быстрыми зарядками бывает и намного больше) обеспечивает именно преобразователь.

Так почему же на практике от повербанка на 20 000 мА⋅ч всё равно не получается четыре раза зарядить смартфон на 5 000 мА⋅ч, если всё должно сходиться? Ответ прост — из-за того самого преобразователя (но не только).

Истинная проблема кроется в КПД — оно не 100%

Коэффициент полезного действия (КПД) любого преобразователя не составляет 100% — если бы было так, то условная мизинчиковая батарейка на 1,5 В смогла бы выдавать все 220 В или больше, вплоть до бесконечности.

На деле же преобразователь расходует часть энергии (за счёт силы тока), и его эффективность варьируется от гаджета к гаджету. Например, у всех трёх моих повербанков от Baseus, среди которых есть чуть ли не лучшая модель бренда, КПД указано на уровне не менее 75% (Energy Conversion Rate ≥ 75%) — я намеренно упомянул производителя, так как он один из самых именитых в области зарядных устройств, а значит, у менее известных повербанков эффективность может быть ещё ниже из-за использования более дешёвых преобразователей (часто оно вообще не указывается).

На практике КПД в 75% означает следующее:

20 000 мА⋅ч × 3,7 В × 75% = 20 А⋅ч × 3,7 В × 0,75 = 55,5 Вт⋅ч

55 Вт⋅ч — именно столько энергии может выдать повербанк при задействовании преобразователя, то есть три четверти от исходной ёмкости (74 Вт⋅ч). На деле же указанный минимальный порог КПД в 75% вряд ли реален и составляет явно больше, просто производитель гарантирует, что хуже этого значения преобразователь работать не будет.

Наглядный пример неидеального КПД знаком каждому — это нагрев зарядного устройства (того же повербанка или блока питания). Коэффициент полезного действия не равняется 100% потому, что часть энергии уходит на работу самого преобразователя, а часть выделяется в виде тепла — по сути, чем сильнее нагрев, тем ниже эффективность работы зарядного устройства (это лучше всего заметно при использовании стандартов быстрой зарядки).

Однако есть и обратная сторона (в прямом и переносном смысле этого слова) — в цепи питания аккумулятора смартфона тоже есть потери, из-за чего он не получает 100% от энергии, «вливаемой» в него. В 2015 году пользователь «Хабра» измерил КПД зарядки аккумуляторов четырёх смартфонов и одного планшета, тогда потери составили от 29% до немыслимых 43,1%. Хочется верить, что с того момента технологии шагнули вперёд, но факт остаётся фактом — потери есть и на обратном конце.

Вывод — всегда лучше разбираться самому

На самом деле, на количество подпиток смартфона от одного повербанка влияют и другие факторы: от банальной честности производителя и реальной ёмкости установленных внутри аккумуляторов (в дешёвых моделях часто указывают фейковые значения) до качества кабеля, ведь у любого обычного проводника есть сопротивление, снижающее передаваемую энергию.

Я написал эту статью, заведомо ориентированную на узкий круг людей (и очень вряд ли претендующую на высокие просмотры и большое количество «плюсов»), исключительно ради наших читателей — чтобы многочисленные рерайты одной и той же неправильной информации не ввели вас в заблуждение. Это очередной пример того, что в технических нюансах лучше стараться разобраться самому, а не слепо верить информации из интернета, даже если её дублируют большинство сайтов.