В современном мире смартфонов вопрос скорости зарядки стоит остро. Телефоны с огромными экранами и мощными процессорами быстро разряжаются, и каждый хочет вернуть их к жизни как можно скорее. При этом практически все замечают: стоит воткнуть кабель, и проценты растут на глазах. А положишь на беспроводную станцию — процесс тянется дольше. За разницей стоят вполне конкретные технические причины, связанные с физикой передачи энергии.
Проводная зарядка работает просто и эффективно. Электрический ток идёт от адаптера через кабель в систему питания телефона. Хотя преобразования энергии всё равно происходят (переменный ток из розетки преобразуется адаптером в постоянный, понижается напряжение, затем внутри смартфона напряжение дополнительно стабилизируется), их меньше, чем при индукционной передаче энергии. Поэтому потери минимальны, и энергия с высокой эффективностью доходит до аккумулятора.
Современные стандарты вроде USB Power Delivery позволяют передавать 100-120 ватт и больше. Хотя большинство мировых флагманов остаётся в диапазоне 25-65 Вт, в отдельных моделях китайских брендов мощность 100-120 ватт уже стала обычным явлением. Например, у Xiaomi или Realme батарея на 5000-7000 мАч может заряжаться за 20-30 минут.
Беспроводная зарядка устроена иначе. Она основана на электромагнитной индукции. В зарядной станции катушка создаёт переменное электромагнитное поле. В телефоне вторая катушка под воздействием этого поля индуцирует электрический ток. Каждый этап сопровождается потерями: энергия сначала преобразуется в магнитное поле, затем обратно в электрический ток. Дополнительно возникают потери из‑за рассеивания магнитного поля, вихревые токи в проводящих элементах устройства (корпус, экраны, металлические детали), омический нагрев катушек и ферритовых пластин.
Из-за этого эффективность ниже. Проводная зарядка обычно обеспечивает КПД порядка 85-95% для всей системы «адаптер — кабель — смартфон». У беспроводной этот показатель чаще находится в диапазоне 65-80% в зависимости от реализации и точности выравнивания катушек. По практическим измерениям, заметная часть энергии уходит в тепло.
Для наглядности можно привести простой расчёт. Если проводная система с КПД 90% передаёт в батарею 45 Вт, то из розетки она потребляет около 50 Вт. А при КПД 70% для тех же 45 Вт беспроводной станции потребуется уже примерно 64 Вт. Разница — более 14 ватт — рассеивается в виде тепла. Именно эти потери и увеличивают общее время зарядки.
Мощность — ещё один важный фактор. Стандарт Qi2 ориентирован на мощности до 15-25 ватт, а более высокие значения (до 50 ватт и выше) реализуются производителями в собственных системах. В отдельных флагманах беспроводная зарядка может достигать 50-80 ватт в пике, однако стабильно удерживает меньшую мощность из-за нагрева. По кабелю те же устройства способны принимать 90-120 ватт. Кроме того, стандарт USB PD 3.1 уже поддерживает до 240 ватт по проводу, тогда как массовые беспроводные стандарты пока существенно ограничены.
Тепло играет против беспроводной зарядки. Когда катушки работают, они греются сами и дополнительно нагревают корпус смартфона. Литий-ионные аккумуляторы чувствительны к повышенной температуре. Чтобы защитить батарею от ускоренной деградации, контроллер зарядки снижает мощность — это называется троттлинг (от англ. throttling). В проводной зарядке тепловых потерь меньше, поскольку отсутствует этап преобразования энергии в электромагнитное поле и обратно. Телефон дольше удерживает высокую мощность, и полный цикл проходит быстрее.
Выравнивание катушек тоже влияет. Если телефон лежит не идеально — хотя бы на несколько миллиметров смещён относительно центра — эффективность дополнительно снижается. Магнитные системы позиционирования в стандартах нового поколения частично решают проблему, но полностью её не устраняют. Чехол толще 2-3 мм или металлическая вставка могут дополнительно снизить скорость. По кабелю таких нюансов нет, подключение обеспечивает стабильный контакт и предсказуемую передачу энергии.
В последние годы производители активно развивают беспроводную зарядку. Появились станции повышенной мощности, магнитное позиционирование стало точнее, стандарты второго поколения стали стабильнее. Однако при нынешнем принципе индукционной передачи энергии прямое проводное соединение остаётся более эффективным способом доставки энергии. Даже если беспроводная мощность будет расти, потери на индукцию и рассеивание магнитного поля полностью устранить невозможно.
В итоге проводная зарядка выигрывает по ключевым техническим параметрам: выше эффективность, больше доступная мощность, меньше тепловые потери и отсутствует зависимость от точного позиционирования. Именно поэтому, когда нужно быстро зарядить смартфон перед выходом, большинство пользователей по-прежнему выбирают кабель. Беспроводная зарядка удобна для ночной подзарядки или использования в автомобиле, но в гонке за скоростью она пока уступает, и при текущем уровне технологий принципиального перелома в ближайшие годы не ожидается.
Автор: rawpixel.com
Источник: ru.freepik.com