Saat ini, rata-rata ponsel pintar memamerkan fitur-fitur fantastis. Hanya membuat frustrasi satu hal - baterai, yang hampir tidak cukup untuk satu hari kerja aktif! Dalam posting ini, kita akan membahas bagaimana dan mengapa catu daya ponsel berevolusi dan apa itu teknologi pengisian baterai cepat. Dan pada saat yang sama kami akan menghilangkan beberapa mitos lama tentang penanganan baterai yang "benar".
Halo, Habr! Kami adalah Anker, dan ini adalah posting pertama kami, tetapi jauh dari yang terakhir, di Hubblog. Jika orang lain tidak tahu, Anker adalah produsen pengisi daya seluler terbesar di dunia untuk penjualan ritel, yang didirikan oleh mantan insinyur Google Stephen Young. Namun, portofolio kami tidak terbatas pada latihan saja. Merek Anker menjual berbagai macam kabel USB dan power bank, headphone dan speaker portabel, hub USB, stasiun dok, dan bahkan penyedot debu robotik! Dan semua ini adalah perkembangan kita sendiri. Kami tidak melabeli ulang produk orang lain. Anker mempekerjakan ratusan insinyur yang melakukan penelitian nyata, pengembangan, dan pengujian produk baru.
Di blog ini, kita akan berbicara tentang teknologi melalui prisma spesialisasi kita, berbagi pengetahuan dan wawasan dari tim Anker internasional. Kami menjamin bahwa Anda tidak akan menemukan pernyataan periklanan dan pemasaran yang mengganggu di sini. Dan sekarang kita akan melakukan perjalanan kecil ke dalam sejarah pengisian daya ponsel (topik favorit kita). Bagaimana ponsel pertama diisi dayanya, seberapa cepat teknologi pengisian daya bekerja, dan mengapa sudah saatnya melupakan mitos tentang baterai - di sini dan sekarang.
Baterai di ponsel sehari sebelum kemarin, kemarin dan hari ini
Sejarah baterai telepon dimulai pada tahun 1940-an, ketika mobil polisi di St. Louis, PC. Missouri, telepon radio muncul. Mereka ditenagai oleh aki mobil, satu kali pengisian penuh sudah cukup untuk sekitar enam panggilan singkat. Aki mobil telah terisi saat mesin mobil dalam keadaan hidup. Selama beberapa dekade, ponsel tetap menjadi aksesori yang mahal di mobil bisnis premium - elektronik pada masa itu sangat menuntut arus listrik sehingga tidak ada baterai kompak yang dapat menyalakannya.
Ini berlanjut hingga 1973, ketika ponsel Motorola pertama yang benar-benar portabel muncul, yang kemudian dinamai DynaTAC 8000X (mulai dijual pada tahun 1983). Ponsel itu diisi dengan baterai nikel-kadmium enam sel dengan kapasitas total 500 mAh. Satu kali pengisian daya cukup untuk 30-40 menit percakapan (tergantung kekuatan sinyal dari stasiun pangkalan).
Pengisi daya untuk DynaTAC 8000X memiliki fungsi pengisian tetesan - ini adalah pasokan baterai yang sudah terisi dengan arus rendah untuk mengimbangi pengosongan sendiri, yang merupakan dosa baterai nikel-kadmium. Butuh 10 jam untuk mengisi ulang ponsel dari awal. Untuk pebisnis yang terburu-buru, Motorola menawarkan pengisi daya cepat khusus - dok 2 kg yang dapat mengisi daya baterai DynaTAC 8000X hanya dalam satu jam! Pada saat yang sama, ponsel hampir tidak memanas, dan baterainya tidak menurun. Faktanya, pengisian cepat ponsel muncul bukan "kemarin", tetapi 37 tahun lalu.
Sementara ponsel sedang mengembangkan baterai nikel-metal hidrida kompak baru pada paruh pertama tahun 1990-an, sebuah revolusi nyata terjadi di pasar baterai: pada tahun 1991, Sony merilis baterai lithium-ion pertama yang disertakan dengan camcorder film CCD-TR1. Baterai lithium-ion mengungguli pendahulunya dalam hal umur pakai dan kepadatan energi. Selain itu, mereka tidak memiliki "efek memori", yang akhirnya memberi pembeli elektronik portabel kesempatan untuk mengisi ulang peralatan mereka dengan cara baru - tanpa menunggu baterai benar-benar habis dan tanpa mengisi penuh.
Dengan munculnya baterai lithium-ion, waktu siaga ponsel meningkat menjadi beberapa hari atau bahkan berminggu-minggu, dibandingkan satu atau dua hari sebelumnya. Era komputer pribadi saku (PDA) yang "rakus" dan terlebih lagi smartphone belum tiba, jadi mengisi ulang ponsel sekali seminggu adalah hal yang lumrah - tidak perlu pengisian "cepat". Tetapi kemajuan tidak berhenti, dan pada akhir 1990-an, baterai polimer lithium mulai dijual. Ericsson T28 1999 yang legendaris menjadi ponsel pertama dengan baterai lithium polymer.
Ini bukan jenis baterai baru, tetapi hanya peningkatan kecil dari sel lithium-ion: elektrolit cair di dalamnya diganti dengan yang padat atau seperti gel, yang meningkatkan kepadatan energinya. Namun kepadatan energi yang meningkat memungkinkan pembuatan baterai yang lebih tipis dengan kapasitas yang sama. Atau lebih luas dengan ukuran yang sama. Kapasitas baterainya telah meningkat pesat, tetapi kecepatan pengisian tidak berubah. Paling sering, smartphone dipaketkan dengan perangkat memori termurah dengan daya keluaran sekitar 5 W, yang membutuhkan waktu hingga tiga jam untuk mengisi ulang daya baterai yang besar. Sekalipun pengguna membeli adaptor dengan daya 10W, pengontrol daya ponsel cerdas tidak selalu setuju untuk memasok daya tersebut ke baterai, namun tetap setia pada profil 5V / 1A yang aman.Kebutuhan untuk mengisi daya smartphone selama berjam-jam membuat roda kemajuan bergerak - di awal tahun 2010-an, produsen perangkat seluler secara aktif mencari cara untuk mengisi ulang baterai dengan cepat. Dan mereka menemukannya.
Pengisian Cepat: Masa Depan Ada Di Sini
Pada akhir abad ke-20, dibutuhkan rata-rata satu setengah hingga dua jam untuk mengisi daya telepon, tetapi telepon seluler berfungsi dengan sekali pengisian daya selama beberapa hari. Ponsel cerdas dengan kapasitas baterai 2000 mAh yang sangat besar untuk awal 2010-an dapat disetel ke nol dalam waktu kurang dari sehari - berkat permainan yang menuntut, video streaming, dan internet seluler yang cepat.
Apa yang disebut pengisian daya USB "lambat" menurut standar Pengisian Baterai USB memungkinkan arus pengisi daya ditingkatkan menjadi 2 A pada 5 V, tetapi bahkan dua jam untuk mengisi ulang daya smartphone besar terlalu lama.
Pada tahun 2012, standar Pengiriman Daya USB diadopsi, yang mengatur transfer tegangan hingga 20 V dan arus hingga 5 A melalui antarmuka USB. Kabel bersertifikat yang benar dan berkualitas tinggi diperlukan untuk daya tinggi. Berdasarkan spesifikasi Pengiriman Daya, pembuat chip telah mulai mengembangkan solusi mereka sendiri untuk pengisian daya cepat smartphone. Raksasa telekomunikasi Qualcomm, yang protokol Quick Charge 2.0-nya menjadi versi Power Delivery yang ditingkatkan, adalah orang pertama yang melakukan ini - tidak seperti standar induk, Quick Charge 2.0 bekerja dengan kabel dan konektor Micro-USB 2.0.
Prinsip pengoperasian Quick Charge 2.0 adalah memasok baterai secara bertahap dengan voltase yang ditingkatkan hingga 12 V pada arus konstan hingga sekitar setengah dari baterai terisi. Setelah itu, voltase turun dan kecepatan pengisian berkurang, yang mengurangi panas berlebih pada smartphone dan baterai bersamanya.
Sekarang versi kelima dari Quick Charge sudah relevan: Qualcomm berjanji untuk mengisi daya smartphone hingga 50% dalam 5 menit dan hingga 100% dalam 15 menit. Ini karena Quick Charge 5.0 menyediakan transfer daya ke smartphone hingga 100 watt. Dan tanpa membuat baterai terlalu panas - smartphone akan menghangat hingga tidak lebih dari 40 ° C.
Qualcomm Quick Charge adalah standar berlisensi milik sendiri. Ini hanya didukung oleh sistem-pada-chip Qualcomm Snapdragon, yang, bagaimanapun, dibangun di sekitar 40% dari smartphone Android modern. Pengisian Cepat juga harus didukung oleh pengisi daya. Penambahan Quick Charge ke PSU tidak berpengaruh signifikan terhadap harga. Catu daya dengan teknologi ini harus ditandai dengan logo dengan petir, dan port pengisian daya itu sendiri disorot dalam warna.
Berdasarkan Pengisian Cepat, perusahaan lain telah mengembangkan teknologi pengisian cepat mereka sendiri, tetapi sepenuhnya kompatibel: Motorola TurboPower, Pengisian Cepat Xiaomi Mi, Pengisian Cepat Adaptif Samsung, Asus BoostMaster dan Pengisian Cepat Mesin Ganda Vivo. Faktanya, mereka tidak berbeda dengan Quick Charge kecuali namanya, dan oleh karena itu bekerja dengan sempurna bersama dengan catu daya dengan dukungan Quick Charge.
Berbeda dengan pengisian dengan voltase yang meningkat, pendekatan lain layak mendapatkan hak untuk hidup - mengisi baterai dengan arus yang meningkat pada voltase normal 5 V. Misalnya, BBK Electronics China, yang memiliki merek OPPO, mengambil jalur ini. Teknologi VOOC (Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging) memasok smartphone dengan tegangan USB standar 5 V, tetapi dengan arus minimal 4.0 A.Versi ketiga VOOC membawa dukungan untuk arus hingga 5.0 A, dan versi keempat - hingga 6.0 A. VOOC dengan nama berbeda hadir di smartphone merek BBK Electronics lainnya: OnePlus Dash Charge, Vivo Super FlashCharge, dan Realme Dart Charge.
Pengisi daya 5W kecil yang disertakan dengan iPhone sering kali ditinggalkan begitu saja karena tidak perlu. Anker PowerPort III Nano, meski berukuran serupa, mengisi daya iPhone dengan daya maksimum 18 watt. Sumber: Anker
VOOC dan analognya dipasangkan dengan baterai khusus, dibagi menjadi beberapa sektor. Baterai dengan dukungan teknologi ini membawa delapan bantalan kontak, di mana beberapa sektor dari satu baterai diisi secara paralel.
Karena tegangan pengisian melalui VOOC adalah standar, ponsel tidak perlu menurunkannya untuk memasoknya ke baterai, yang berarti pengontrol tidak akan menurunkannya, melepaskan panas yang berbahaya bagi baterai. Artinya, dari segi kesehatan baterai, VOOC lebih aman daripada Quick Charge. Keuntungan lain ternyata saat menggunakan smartphone selama pengisian VOOC, tidak terlalu panas. Tetapi perangkat dengan Quick Charge hingga versi 5.0 lebih baik tidak digunakan selama pengisian ulang, jika tidak smartphone mulai memanas dan pengontrol daya menurunkan voltase dan memperlambat pengisian untuk alasan keamanan.
VOOC terlihat terlalu bagus sampai pengguna mengetahui bahwa teknologi tersebut membutuhkan kabel khusus dengan konduktor yang lebih tebal untuk membawa arus tinggi dan pin pensinyalan tambahan pada konektor.
Anker PowerIQ — ,
Seperti yang dapat Anda bayangkan, pengisi daya lengkap untuk ponsel cerdas selalu mendukung satu teknologi pengisian cepat (yah, dan "salinannya"). Jika Anda bangga sebagai pemilik gadget dari berbagai perusahaan, misalnya Apple iPad Pro dengan Power Delivery, Samsung GALAXY S9 dengan Adaptive Fast Charging, maka pengisian dari satu gadget akan mengisi daya gadget lain dalam mode lambat.
Untuk "kebun binatang" perangkat dari berbagai merek, akan berguna untuk membeli satu adaptor universal dengan beberapa keluaran untuk mengisi daya semua gadget secara bersamaan - sehingga pengisi daya memahami standar pengisian cepat mana yang berfungsi dengan gadget yang terhubung dan mulai mengisi daya sesuai dengan standar ini.
Di semua pengisi daya Anker, teknologi Anker PowerIQ bertanggung jawab untuk ini. Misalnya, Anker PowerPort Atom III memiliki keluaran USB-C dan USB-A, masing-masing ditandai dengan PowerIQ 3.0 dan PowerIQ 2.0. Output ini dapat digunakan untuk menghubungkan smartphone, tablet, dan bahkan laptop dengan dukungan USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge dan analognya - dalam semua kasus, adaptor akan memilih mode daya maksimum yang diizinkan, baik itu 5 V / 2,4 A, 9 V / 2 A atau bahkan 12 V / 1,5 A.
Anker Powerport III Nano 20W dapat menjadi asisten yang sangat diperlukan dalam kasus ini. Ini adalah pengisi daya tertipis dan teringan di jajaran Anker. Produk baru ini akan cocok dengan hampir semua perangkat Apple dan Android dan akan menghilangkan kebutuhan untuk memiliki memori pribadi untuk setiap gadget. Ini fitur port USB-C tunggal yang mampu memberikan daya hingga 20W menggunakan standar Pengiriman Daya. Insinyur Anker Innovations memasukkan 20W ke dalam adaptor berukuran 2,74 x 3,00 cm, yang sebanding dengan ukuran koin 5 rubel.
Setiap pengisi daya Anker dengan teknologi PowerIQ memiliki chip yang berkomunikasi dengan gadget yang terhubung dan memilih protokol daya yang paling efisien untuknya. Misalnya, PowerIQ 3.0 bekerja dengan Pengiriman Daya, Pengisian Cepat, dan Pengisian Cepat Apple. Saat smartphone terhubung, chip PowerIQ mengirimkan perintah, yang kemudian menawarkan protokol daya yang didukung kepada smartphone. Jika smartphone merespon bahwa ia dapat bekerja dengan Pengiriman Daya atau Pengisian Cepat, pengisi daya Anker mengirimkan data pada tegangan dan arus keluaran yang didukung. Ponsel cerdas akan memilih mode daya optimal untuk dirinya sendiri dari yang diusulkan dan mengirim perintah tentang ini ke pengisi daya. Setelah itu charger Anker akan mengatur voltase sesuai dengan profile yang dipilih, dan smartphone akan mengkonsumsi arus sesuai dengan protokol.
Beberapa mitos tentang pengisian baterai
Pengguna smartphone masih memperdebatkan di Internet tentang bahaya pengisian cepat untuk baterai. Beberapa orang menunjukkan bahwa setiap penyimpangan dari kombinasi terbukti 5 V / 2 A (10 W) selama bertahun-tahun membahayakan baterai, sementara yang lain mengutip hasil penelitian yang membuktikan bahwa memasok daya ke ponsel bahkan pada 30 W, jika itu mempengaruhi kesehatan baterai, sangat tidak signifikan. ... Kami sekarang akan menghancurkan ini dengan kejam dan beberapa mitos lagi tentang pengisian baterai.
Tentu saja, arus pengisian dan pengosongan yang tinggi tidak baik untuk baterai. Tetapi apakah pantas untuk takut mengisi daya gadget dengan cara ini, atau jika efek negatifnya memanifestasikan dirinya, maka lebih dekat ke akhir masa pakai ponsel cerdas? Pengisian harian dalam mode paling lembut (5 V / 1 A) akan mengurangi kapasitas baterai lithium polymer sekitar 10-15% selama 400 siklus, yang sesuai dengan satu hingga satu setengah tahun penggunaan perangkat. Setelah mencapai 500 siklus, disarankan untuk mengganti baterai ponsel, karena seiring bertambahnya usia, kapasitas baterai tidak turun secara linier, tetapi secara eksponensial.
Efek pengisian cepat pada keausan baterai telah diuji oleh spesialis dari SLAC National Accelerator Laboratory (laboratorium di Universitas Stanford) pada tahun 2014. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa keadaan anoda dan katoda tidak berubah tergantung dari kecepatan pengisian baterai. Pada tahun 2020, karyawan DDay.it melakukan stress test untuk smartphone OPPO Find X2 Pro dengan teknologi VOOC. Dalam satu setengah bulan, ponsel diisi dengan adaptor 65 W, selama pengujian baterai bertahan 248 siklus. Untuk pelepasan cepat, beban ekstrem buatan dibuat di telepon, dari mana perangkat dipanaskan hingga 44 ° C. Di akhir percobaan, baterai kehilangan sekitar 15% dari kapasitasnya, meskipun pada awalnya diasumsikan bahwa degradasi akan mencapai 35%. Jika bukan karena beban tinggi dan suhu berbahaya bagi baterai, penurunan kapasitas akan lebih kecil lagi.
Mengejutkan bahwa bahkan pada tahun 2020, di antara pengguna ponsel cerdas yang tidak berpengalaman, ada mitos lama tentang pengisian daya yang "benar". Misalnya, beberapa orang masih "mengayunkan" baterai setelah membeli telepon, mengisi daya perangkat sampai habis dan mengosongkannya ke nol beberapa kali, seperti yang direkomendasikan pada awal 1990-an untuk sel hidrida logam-nikel. Ini seharusnya membantu untuk menggunakan seluruh kapasitas baterai baru, dan jika ini tidak dilakukan, maka smartphone, kata mereka, akan habis lebih awal dari yang seharusnya. Seseorang juga menyebut proses ini "mengkalibrasi pengontrol daya."
Faktanya, baterai lithium-ion tidak memerlukan "pelatihan" apa pun sebelum menggunakan perangkat, beberapa siklus pengisian dan pengosongan penuh tidak akan memengaruhi kapasitas baterai sama sekali dan tidak akan meningkatkan masa pakai baterai selama satu menit. Pengontrol tahu betul kapasitas apa yang harus digunakannya, dan selain itu, terkadang pengontrol itu sendiri, tanpa campur tangan pengguna, mengkalibrasi saat baterai menurun.
tentang "berayun" di instruksinya. Legenda tentang pentingnya baterai "berayun" masih memberi makan mitos tentang efek memori. Efek memori itu sendiri, ketika kapasitas sel hilang karena seringnya mengisi ulang baterai yang tidak habis dayanya, benar-benar ada. Berikut adalah baterai lithium-ion awal dan baterai lithium-polymer modern yang praktis tidak memiliki efek ini (manifestasinya dapat diabaikan). Nikel-kadmium yang sudah usang dan, pada tingkat yang lebih rendah, baterai nikel-logam hidrida, yang tidak digunakan di gadget sejak akhir 1990-an, rentan terhadap efek memori.
Mitos ketiga mengatakan bahwa smartphone tidak dapat dibiarkan terhubung ke pengisi daya untuk waktu yang lama, misalnya, dalam semalam - seolah-olah baterai sedang diisi secara berlebihan, itulah sebabnya ia kehilangan kapasitasnya dan bahkan dapat terbakar. Pada prinsipnya di awal tahun 1990-an pendapat seperti itu masih berhak ada, namun sekarang, di era baterai lithium-ion dengan pengontrol, tidak ada bedanya berapa lama Anda tetap menghubungkan smartphone ke stopkontak. Kemudian pengontrol daya diciptakan untuk mencegah pengisian yang berlebihan. Ketika baterai terisi, pengontrol melihat ini dan beralih ke mode hemat biaya, mengurangi konsumsi saat ini ke nilai mendekati nol.
* * *
Lebih dari seperempat abad, kapasitas baterai ponsel telah benar-benar tumbuh dalam urutan besarnya, seperti halnya "selera" akan gadget. Kemajuan dalam teknologi baterai tidak bergerak secepat pada GPU atau memori, tetapi baterai lithium polymer saat ini adalah keajaiban nyata, yang hanya membutuhkan daya berkualitas.
Untuk mengeluarkan seluruh potensi baterai, menikmati pengisian daya yang aman dan cepat, Anda harus memilih pengisi daya yang baik - adaptor smartphone lengkap dari ekonomi sering kali hanya memenuhi persyaratan minimum untuk pengisian daya. Sangat cerdas untuk memiliki pengisi daya universal multiport di rumah yang bekerja dengan beberapa protokol pengisian cepat dan memiliki keluaran USB-A dan USB-C untuk teknologi paling modern dan paling tua.