Беспроводная, проводная или быстрая зарядка: кто обладает большей энергоэффективностью?

По материалам Android Central

Когда мы говорим о зарядке наших смартфонов, мы больше всего уделяем внимание таким параметрам, как скорость и удобство. Постепенно зарядка даже стала одним из критериев при выборе нового смартфона, а также маркетинговым преимуществом, которое подсвечивают в анонсах. Но есть и еще один параметр, и хотя говорят о нем гораздо меньше, он также является очень важным: это энергоэффективность.

Энергоэффективность зарядки — это показатель, который определяет, сколько энергии тратится при зарядке впустую и насколько сильно нагреваются аккумуляторы наших смартфонов. С последним явлением мы знакомы, тем более что все видели, что происходит, когда батареи становятся слишком горячими. Но вот о первом никто не беспокоится. Все дело тут в масштабе проблемы — даже самый неэффективный метод зарядки телефона расходует гораздо меньше электроэнергии, чем постоянно включенные в сеть микроволновая печь, телевизор или игровая приставка. Тем не менее, это предмет, достойный изучения.

Самый энергоффективный способ зарядки телефона одновременно является и самым медленным способом: это простое зарядное устройство USB-A на 5 В 1 А в сочетании с коротким и толстым кабелем, подключенным непосредственно к вашему телефону. Одновременно это еще и метод, которым большинство людей никогда не воспользуются, потому что это недостаточно быстро, а, как мы говорили выше, скорость и удобство имеют самое большое значение.

Но есть и хорошая новость. Это то, что быстрая зарядка, будь то проприетарное решение от таких компаний, как Qualcomm или OnePlus, или более распространенное, как то, что консорциум USB предлагает, продвигая стандарты USB, такие как Power Delivery, — все они становятся намного более энергоэффективными. Это не случайный эффект, поскольку все компании, работающие в этом направлении, стараются дать пользователю возможность заряжать смартфон быстрее, чем когда-либо, и при этом сделать его более безопасным, чем когда-либо.

Если говорить о более быстрой зарядке, то большая часть улучшений в этой области имеют программный характер. Разработать зарядное устройство, которое будет обеспечивать большую мощность, относительно просто, и есть способы сделать так, чтобы они оставались более холодными. Так, большим прорывом в этой области стали нитрид-галлиевые (GaN) зарядные устройства. Тем не менее, наиболее важным фактором является возможность в нужные моменты использовать более высокую мощность и уменьшать ее, когда этого не требуется.

Когда ваш смартфон подключен по проводу, это позволяет точно знать, сколько энергии поступает в зарядный порт, сколько энергии батарея может безопасно «поглотить» и температуру всех задействованных схем. Когда устройство может эффективно обмениваться данными с зарядным устройством, им можно управлять, чтобы обеспечить необходимое смартфону питание. Основной целью этого обмена данными является безопасность, но попутно это должно повышать и энергоэффективность, поскольку меньшее количество тепла означает меньшие потери энергии.

Беспроводная зарядка идет по тому же пути, но ей гораздо сложнее управлять. Не все об этом задумываются, но проводное и беспроводное зарядное устройство во многом сходны. А самое большое различие заключается в размере воздушного зазора, расстояния между двумя катушками. Можно преобразовать мощность переменного тока, поместив две катушки очень близко друг к другу, а количество витков медного провода определяет изменение напряжения: так, 10 000 витков на входной катушке и 1000 витков на выходной катушке могут понизить напряжение на 90%.

Беспроводное зарядное устройство использует две катушки, расположенные близко друг к другу, для передачи напряжения вместо его преобразования. Входная катушка находится в зарядном устройстве, а выходная катушка — в вашем телефоне, и когда на входную катушку подается ток, он испытывает колебания, а магнитное поле, в свою очередь, вызывает колебания выходной катушки в телефоне. Когда медная катушка испытывает колебания в магнитном поле, она генерирует ток. Это очень примитивное объяснение, в котором не учитываются некоторые мелкие детали, но его легко понять, если вы не инженер.

Эффективность такого катушечного трансформатора во многом зависит от упомянутого выше воздушного зазора — чем больше зазор, тем меньше энергии может быть передано. Не обращаясь к математике и не касаясь незначительных исключений, можно отметить, что энергоэффективность пары индуктивных катушек составляет порядка 70% от эффективности электрической цепи с прямым подключением. Это означает, что на 30 % больше энергии теряется в виде тепла на участке между розеткой и телефоном, когда вы подключаете его к беспроводному зарядному устройству.

Наконец, энергоэффективность зарядки также зависит от того, что происходит внутри телефона, когда он передает ток от зарядного порта или катушки беспроводной зарядки к аккумулятору. Компании, производящие телефоны, работают над тем, чтобы передать энергию аккумулятору, не нагревая его. Теоретически это невозможно, но можно немного уменьшить этот эффект. Компоновка OnePlus Warp Charge Wireless и других подобных устройств значительно улучшает этот показатель за счет использования схем с накачкой заряда, т.н. зарядовых насосов. Теперь стала возможна быстрая зарядка со скоростью, сравнимой с проводной, при этом без выделения большого количества дополнительного тепла.

Подводя итог, ни один метод зарядки телефона не приводит к большим потерям энергии. Но некоторые из них более энергоффективны, и производители телефонов работают над тем, чтобы сделать их более удобными и снизить напрасный расход энергии.