Como passamos de carregar telefones durante a noite para minutos por dia

Há também uma corrida armamentista de carregamento rápido em andamento com empresas tentando empurrar centenas de watts em telefones para carregá-los em minutos e reivindicar o título de tecnologia de carregamento mais rápido do mercado.

Mas tudo isso criou um sistema complexo de carregadores, cabos e travas de sistema. Conversei com muitas empresas, especialistas e avid gamers do ecossistema para entender para onde está indo o carregamento rápido.

É um passeio selvagem, então aperte o cinto.

A ciência do carregamento rápido

Vou cobrir alguns conceitos básicos de cobrança nesta parte, e vai ficar técnico. Se isso soa chato, sinta-se à vontade para pular adiante.

Enquanto você u.s. seu telefone, os elétrons fluem em um circuito do cátodo da bateria (polo negativo) para o ânodo (positivo) através de um meio chamado eletrólito. Quando o processo terminar, sua bateria estará em 0% e você precisará mover esses elétrons de volta ao cátodo para continuar usando seu dispositivo. Esse é o processo de carregamento.

Mas o processo pode levar muito pace, e é por isso que precisamos de tecnologias de carregamento rápido para ajudar a acelerar as coisas.

Na primeira parte de um processo de carregamento rápido, onde você deseja rapidamente alcance de 0% a 50%, ou 0% a 80%, o bloco de carregamento mantém um fluxo constante de corrente em uma amperagem fixa e aumenta lentamente a tensão (que você pode imaginar como a pressão com a qual a corrente flui). Quando a carga atinge um limite fixo, o carregador mantém a tensão fixa e diminui lentamente a amperagem até que a bateria esteja totalmente carregada.

Lembre-se de que as baterias do telefone operam abaixo de 5 volts (normalmente em uma faixa de 3,3 volts a 4,4 volts). Então você tecnicamente não precisa de mais de 5 volts para carregar a bateria do seu dispositivo.

Logo Saunders, presidente da Grupo Promotor USBque estabelece a especificação do padrão, disse que os padrões de carregamento rápido surgiram para facilitar o carregamento mais rápido nos telefones, permitindo que eles aceitassem um fluxo maior de corrente por um curto período de pace.

Nossos cabos e conectores foram limitados na quantidade de corrente que eles podem colocar na mesa. Portanto, se você ainda estiver operando em cinco volts e sua bateria puder receber um pouco mais de corrente para encurtar o ciclo de carregamento, e se seu cabo estiver limitado a transmitir 1,5A ou 3A, você não poderá obter mais de 15W de potência .

Ele observou que os químicos resolveram esse problema projetando baterias de telefone para receber mais corrente.

George Paparizo, diretor sênior de produtos da Qualcomm, disse que a maioria dos fabricantes estava usando reguladores dollar, um tipo de componente que converte altas voltagens em baixas voltagens para conseguir isso com segurança.

Mas, para acomodar o carregamento de 45W ou mais, as empresas tiveram que repensar os designs de placas de circuito impresso, conectores, resistores e até baterias em seus dispositivos. Muitos fabricantes mudaram para um design de duas células para acomodar mais voltagem e velocidades de carregamento mais rápidas.

Qual é o segredo por trás do carregamento rápido moderno?

Para isso, algumas empresas usam uma técnica chamada bomba de carga dividida por 2 (ou divisão por 4) que duplica a corrente e reduz pela metade a tensão quando a carga chega ao telefone, permitindo que a bateria carregue rapidamente.

O sistema de carregamento de um telefone precisa manter a mesma potência no carregador e no nível do telefone. Portanto, se o bloco de carregamento fornecer uma tensão mais alta na fonte, o sistema de carregamento rápido a converterá em corrente e trará o nível de tensão para cerca de 5V quando chegar ao telefone.

Por exemplo, um carregador de 45W pode operar a 20A ou 2,25A na fonte e a 5V/9A na pia para manter a potência.

Paparizo observou que, para acomodar o calor, as empresas precisam reconsiderar o design dos componentes relacionados. À medida que você opera com níveis de energia mais altos, o nível de calor aumenta e há uma likelihood de danificar o dispositivo e a bateria.

A história do carregamento rápido

Na última década, surgiram muitos padrões de cobrança. O mais comum seria o padrão USB-PD desenvolvido pelo USB Promoter Staff.

A primeira iteração da tecnologia foi lançada em 2012. visando o conector USB Mirco-B para telefones. O padrão atual que é comumente usado em dispositivos é o USB PD revisão 3.0, que pode lidar com energia de 60 W com um cabo USB-C padrão e 100 W com um cabo USB completo. Sim, é difícil saber qual é qual.

O próximo padrão USB4 pode suportar até 240W, mas ainda não há muitos dispositivos e acessórios compatíveis com isso.

Outro padrão que não é específico de um fabricante é o Fast Rate (QC) da Qualcomm. Ele estreou em 2013. A primeira iteração visava obter mais de 1A de um carregador usando um 2.0 cabo. Versões posteriores concentraram-se em fornecer energia a um smartphone a uma taxa mais alta.

A tecnologia deu passos gigantescos em termos de potência com as últimas iterações. Enquanto o QC4, lançado pela primeira vez em 2017, abriu caminho para fontes de alimentação de até 100W (27W com USB-PD), o QC5 abriu caminho para carregadores com potências mais altas do que isso.

Paparizo observou que as duas últimas versões de QC usam algo chamado bomba de carga dividida por 2 que dobra a corrente e reduz pela metade a tensão quando a carga chega ao telefone, permitindo que a bateria carregue rapidamente.

Devido a várias limitações – incluindo a capacidade máxima de corrente especificada nesses padrões – algumas companhias telefônicas optaram por projetar seus próprios protocolos. Há o carregamento rápido VOOC da Oppo, o FlashCharge da Vivo e a tecnologia HyperCharge da Xioami.

Essas empresas demonstraram o carregamento em velocidades alucinantes. No ano passado, a Xiaomi mostrou seus 200W tecnologia de carregamento, e este ano Oppo apresentou tecnologia de carregamento de 240W que poderia encher um telefone em apenas alguns minutos.

Em seu último carro-chefe, o Xiaomi 12Pro, a empresa incluiu um monstruoso carregador de 120W com o aparelho. Teoricamente, poderia carregar um telefone de 0 a 100% em menos de 20 minutos. Tive a possibility de conversar com a equipe de engenharia para perguntar como eles pensam sobre o design da bateria.

A equipe disse que a Xiaomi iniciou um departamento de pesquisa de carregamento em 2018. Ele introduziu o carregamento de 120W no ano passado com seu Mi Combine 4, mas o pacote de varejo não tinha um bloco de carregamento compatível – você precisava comprá-lo separadamente.

“O Xiaomi 12 Professional é o primeiro telefone com carregador de 120W. Também é a primeira vez que conseguimos incluir essa tecnologia em um design de bateria de célula única”, disse a empresa.

Os pesquisadores mencionaram que, nos últimos anos, a Xiaomi também adotou baterias de grafeno. De acordo com eles, ele permite um melhor gerenciamento térmico e maior consumo de corrente – então, teoricamente, suas baterias poderiam carregar a uma taxa mais rápida.

Eles também disseram que com essa nova tecnologia de carregamento, eles também usam uma técnica para monitorar constantemente a temperatura do telefone. Se chegar perto de seus limites de segurança, o carregador diminuirá automaticamente a potência para evitar superaquecimento.

No entanto, a Xiaomi não está sozinha em bombear mais potências para carregar seu telefone em minutos. Isso nos leva ao próximo capítulo desta saga.

A política do carregamento rápido

Nos últimos anos, muitas empresas entraram na corrida para se tornarem campeãs de carregamento rápido no espaço de {hardware} de consumo.

A Xiaomi agora tem um telefone comercial com carregamento de 120 W e demonstrou recursos de carregamento de 200 W. A Oppo (e suas empresas afiliadas, Realme e OnePlus) lançarão dispositivos este ano com capacidade de carregamento de 150W e mostrou recursos de carregamento de 240W que pode acelerar o telefone em aproximadamente 9 minutos.

É fantástico ter um telefone que pode carregar em minutos, mas para atingir essas velocidades reivindicadas, você terá que usar o carregador e o cabo proprietários da empresa. Se algum deles for danificado ou perdido, você precisará comprar esses acessórios exatos da empresa. Então você está preso a esse sistema.

Como exemplo, ecu vi bastante do OnePlus clientes na Índia reclamam que têm dificuldade em conseguir os cabos da empresa.

Há alguns meses, usei o Xiaomi 12 Professional, que vem com um bloco de carregamento de 120W pesando 200 gramas e um cabo personalizado. Não generation adequado para viagens e ocupava muito espaço em uma régua de energia. Prefiro usar um carregador menor que possa levar mais alguns minutos para carregar meu telefone.

Para resolver este problema, ambos USB-IF — a organização que mantém o padrão USB — e a Qualcomm tentou promover USB-PD e QC como padrões de carregamento comuns para telefones. Isso significa que você pode comprar um carregador padrão e um cabo que pode ser usado em todos os dispositivos e obter velocidades de carregamento semelhantes.

Mas isso nem sempre correu bem. Apenas alguns fornecedores como Apple, Google e Samsung suportam USB-PD de forma consistente.

Outros fabricantes podem ou não suportar USB-PD e QC, mas você terá que verificar as especificações de um dispositivo sempre para ter certeza. Fabricantes de telefones como Apple e Samsung removeram o bloco de carregamento de seus pacotes.

Isso funciona para os consumidores se eles já tiverem um bloco de carregamento compatível com carregamento USB-PD e tiverem o tipo de cabo compatível. Se você estiver mudando de uma marca para outra, talvez não tenha a combinação de suporte.

Um gráfico fornecido pela empresa francesa de análise e teste de telefones DxOMark descreve como, se você não usar a combinação de cabo + tijolo prescrito, não obterá as velocidades de carregamento comercializadas.

Portanto, para a maioria dos telefones, um cabo pronto para uso pode não funcionar. E isso é uma chatice.

Há também preocupações sobre a segurança e longevidade da bateria. Jeffrey Ravencraft, presidente e COO da USB-IF, não acha que a tecnologia de carregamento rápido de alta potência seja boa para nossos dispositivos:

Agora eles podem colocar seis amperes na bateria, certo? O que isso faz? Permite que a bateria carregue mais rapidamente, mas também tem um impacto térmico na bateria. Claro, as baterias só podem lidar com tanta energia térmica antes que você possa danificar as células.

No entanto, outros especialistas com quem conversei disseram que a tecnologia da bateria avançou o suficiente para lidar com altas potências para carregamento. Mas eles também admitiram que muito disso tem a ver com advertising de produtos e uma corrida para se tornar a empresa com a tecnologia de carregamento mais rápida.

Muitas pessoas da indústria com quem conversei me perguntaram: “Quem precisa disso?”

Além de um certo ponto de potência, os retornos do carregamento rápido diminuem. European realmente não me importaria se meu telefone carregasse de 0 a 100% em 15 minutos em vez de 9 minutos. Parece um truque de advertising que vai envelhecer muito rápido.

Nos últimos anos, os componentes do telefone ficaram mais caros. Portanto, fabricar {hardware} personalizado para carregamento rápido pode tornar um dispositivo muito mais caro. Como consumidor, a parte complicada é descobrir quanto valor isso realmente está trazendo para você – e comprar algo com o qual você esteja feliz.