Rychlonabíjení – jak na něj a co dělat při problémech

Řešíš problém s Androidem? V komunitě najdeš řešení!

reklama

QC 3.0, PD3.0, AFC, PE+2.0, PPS – zní to jako klingonština nebo dokument Wordu vytažený z poškozeného harddisku, ovšem navzdory prvnímu zdání, které jak víme klame, to vlastně smysl dává. Jmenuji se Jiří Bekr a připravil jsem vám článek, ve kterém jsem pro vás vysvětlil všechno, co se vám hodí znát o rychlonabíjení. Tento článek dá se říct navazuje na můj předchozí, kde jsem popisoval jak se starat o baterii v mobilu. Po přečtení tohoto textu budete rozumět nabíjení na úrovni experta, a budete schopni vyřešit 95 % souvisejících problémů.

Diskutuj o novinkách, sdílej tipy – přidej se k Android nadšencům!

reklama

Obsah článku

• Od prvních USB k USB-C
• USB PD
• USB PD E-Marker
• USB PD PPS
• Test nabíječky
• Test kabelu
• Test nabíjeného zařízení

Od prvních USB k USB-C

Standardní rozhraní USB se objevilo chvíli před miléniem, a velmi brzy se začalo rozrůstat. Už Windows 95 OSR2 měl základní podporu zařízení USB. Windows 98 s ním již uměly pracovat v základu, a velký skok znamenaly Windows 2000/XP, které s “USBčkem” pracovaly velmi elegantně. USB se stalo takovým hitem, že dovytlačilo poslední zbytky zastaralých konektorů/rozhraní jako DIN, MiniDIN (PS/2), COM RS232, GamePort, LPT, atd.

Byl to obrovský skok kupředu vstříc standardizaci komunikačního protokolu i konektoru. Tehdy však nikdo netušil, že USB v budoucnu dostojí prvního písmene svého názvu (Universal) natolik horlivě, že se přes něj bude tahat až 240 wattové napájení.

USB bylo původně navrženo tak, aby zvládlo napájet jen základní spotřebiče jako převodníky, snímače, přijímače, klávesnice, myši, joysticky, skenery atd. Na základě náročnosti na příkon tehdejších zařízení tedy bylo stanoveno, že zařízením připojeným do USB portu postačí bohatě 2,5 wattu (5V 0,5A). A ono stačilo. Tedy, po nějakou dobu…

Mezitím začaly telefony i tablety zažívat obrovský rozmach. Ten začal ještě před érou dnešních telefonů s Androidem a iOS. Už telefony s operačním systémem Windows Mobile 5.x / 6.x a Symbian 9.x měly obecně výkonové nároky dalece převyšující standardy USB, a tak se někdy v této době začal zavádět standard USB BC – USB Battery Charging (Popisuje porty DCP, CDP, atd.). Tento standard USB BC specifikoval, že nabíječka nebo jiný zdroj, který je schopen poskytnout až 7,5 wattu elektrického výkonu (5V 1,5A), o tomto faktu má dát vědět specifickým způsobem nabíjenému zařízení. Takové zařízení pak po připojení k nabíječce dokázalo “vyčmuchat” skrze rezistor(y) na datových pinech, že nabíječka je schopna poskytnout vyšší proud, a zařízení si tedy dovolilo tento vyšší proud odebírat, aby uspokojilo své nároky. Tohle ale brzy přestalo stačit.

Dokonalá na cesty: Xiaomi předvedlo mimořádně tenkou powerbanku, možná přijde i k nám

Zprávičky Adam Kurfürst

Jak jistě víte, dnešní smartphony jsou mnohem náročnější než ty tehdejší před 15 lety. Za 15 let se v telefonech počet jader procesorů zosminásobil, frekvence zečtyřnásobila, kapacita baterie zpětinásobila a displeje zdvojnásobily. Je tedy zcela logické, že co stačilo tehdejšímu smartphonu (tehdy nazývané jako komunikátory nebo PocketPC), to dnešním chytrým telefonům stačit nemůže. Tyto nároky již ovšem nešlo uspokojit běžným způsobem, například vydáním USB BC 2.0.

Zatímco společnost provozující dohled nad standardem USB úspěšně zaspávala dobu, výrobci telefonů a čipsetů byli nuceni jednat, a museli vymyslet způsob jakým svoje produkty nabíjet rychleji, a získat tak náskok před konkurencí.

Jedním z prvních byla společnost Qualcomm, která vyrábí špičkové mobilní procesory Snapdragon (dříve procesory MSM). Ta přišla s protokolem Quick Charge, který se velmi brzo přehoupl do verze 2.0 – QC 2.0. Tento protokol zachoval plnou zpětnou kompatibilitu s původními protokoly USB-IF, a tedy jednalo se o neinvazivní druh protokolu, který nemohl způsobit problém na nepodporovaných zařízeních. Navíc byl schopen využívat standardní kabely (tehdy USB-A na MicroUSB), protože komunikace probíhala standardně po datových pinech. Pokud nabíječka i telefon podporovaly QC, pak si telefon mohl říct nabíječce o třeba 9 nebo 12 voltů, a taky je dostal, a spokojeně se nabíjel.

Qualcomm ale nebyl jediný. Protože si za používání svého vynálezu samozřejmě nechal výrobce zaplatit, tak mnoho výrobců přišlo s vlastními protokoly. Například konkurenční společnost MediaTek přišla s PowerExpress protokoly, aktuálně ve verzích PE+ 1.1 a PE+ 2.0. Samsung přišel se svým AFC a SFC, Huawei se svým FCP a SCP, Oppo se svým VOOC, později Dash, dnes Warp. Některé protokoly fungovaly bezproblémově s běžnými kabely, jiné (Oppo Vooc) vyžadovaly pouze originální kabel.

Nejlepší komunita pro Android fanoušky v ČR – přidej se a diskutuj!

reklama

Vznikl problém. Jistě pamatujete doby kolem milénia, kdy Nokia používala celkem 3 různé nabíjecí konektory, Sony Ericsson měl taky svoje vlastní konektory, Siemens jakbysmet, a takhle bychom mohli pokračovat. Tehdy bylo neskutečně osvobozující, když výrobci začali hromadně přecházet na standardní USB, tehdy ještě MiniUSB, později MicroUSB. Najednou měly všechny telefony stejný konektor, stejný kabel a stejnou nabíječku.

Tato standardizace se z půlky vytratila, když si každý výrobce začal vycucávat z prstu vlastní protokol, zejména pak protokoly natolik proprietární, že o nich nikdo nikdy neslyšel. A tak se telefon té konkrétní značky nabíjel rychle jen a pouze z originální nabíječky (a případně originálního kabelu). Standardizace byla rázem pryč.

Naštěstí vznikly první kroky směrem k její obnově. Standard USB BC již obsahoval definici protokolu DCP – dedikovaný nabíjecí port. Nově vznikl HVDCP, vysokonapěťový nabíjecí port. Nový standard HVDCP byl zvolen tak, aby byl kompatibilní s tehdy nejlepším rychlonabíjecím protokolem, Qualcomm QuickCharge 2.0.

QC 2.0 se tedy v podobě standardizovaného HVDCP začal prodírat do všech zařízení, a velmi rychle se stalo, že i zařízení konkurenční značky dokázala využívat protokol QC2.0 – napětí max 12V nebo 20V, proud max 3A, tedy 36 W nebo 60 W. Později přišel QC3.0 (max 20V 5A 100 W), který je s QC2.0 zpětně kompatibilní.

Když už teď máme stowattové rychlonabíjení, nic nám nestojí v cestě cpát si mobil i tablet co to jde. Nebo ne?

Xiaomi válcuje konkurenci! Jeho nová vlajka má lepší výdrž než iPhone 16 Pro Max či Google Pixel 9 Pro XL

Zprávičky Adam Kurfürst

Pamatujete tu hrůzu, kterou obnášelo provozování zařízení s konektorem MicroUSB? Mnoho lidí jej pro jeho vachrlatost přestalo považovat za dobrý konektor, a velmi často se i stávalo, že výrobci si raději ponechávali robustnější zastaralý MiniUSB, než aby přešli na MicroUSB, který nic nevydržel.

USB-IF naštěstí přišlo s řešením x v jednom, Type-C konektor, který se pojí s protokolem USB-C. Type-C konektor je nyní oboustranný, robustní, a dokáže přenést mnohem vyšší výkony díky lepším elektrickým napájecím kontaktům. Díky tomu nemají tyto konektory problém přenést v praxi až 8 ampér, což už je skutečně vysoký proud. Kromě nového konektoru Type-C však máme i nový protokol USB-C, který je zpětně kompatibilní s klasickým USB. Nebudeme se zatěžovat možností přenosu obrazu, zvuku a ethernetu přes USB-C kabely, ale co by nás mohlo zajímat je protokol USB-C PD – PowerDelivery.

Stejně jako jsou konektory Type-C oboustranné, je i protokol USB-C oboustranný. Protokol totiž implicitně nedeterminuje kdo je služebníkem a kdo je obslouženým. Díky tomu můžeme kabelem, který má z obou stran Type-C propojit přímo dva telefony. Následně v menu vybereme který z nich bude ten hlavní, který bude řídit celou komunikaci a nabíjet připojené zařízení, a kdo z nich bude ten na nižší koleji, který bude sloužit a nabíjet se. Díky tomu máme například zjednodušenou funkci USB OTG, kdy nemusíme používat OTG redukce, ale prostě připojíme zařízení přímo. Ať se jedná o flashku, myš nebo jiný telefon, jehož vnitřní paměť chceme procházet. Toto je však jiný příběh. Nás bude zajímat protokol USB-PD, který je zmíněnou oboustranností vázán.

Jsi fanda do technologií? Umíš psát? Staň se redaktorem Svět Androida!

reklama

USB PD

USB Power Delivery protokol má jednu zajímavost, osobně jí říkám mrtvý port. Když vezmeme jakoukoliv nabíječku, powerbanku, ale i mobilní telefon, tak bychom multimetrem změřili, že na napájecích pinech konektoru Type-C není přítomno žádné napětí. U mobilu je normální že nebude běžně napájet svůj USB konektor, neb k tomu nebyl OTG adaptérem vyzván. Ale to ta nabíječka? Nebo powerbanka? Vždyť nabíječka přeci má poskytovat napájení když je připojena do zásuvky.

Ono je to trochu jinak. USB-C port je totiž standardně mrtvý, bez napětí, a v klidovém stavu v podstatě jen čichá a čichá, konkrétně sleduje piny/potenciály CC1 a CC2. Jakmile k nabíječce připojíme telefon s USB-C, tak teprve pak se spustí PD komunikace, zařízení spolu začnou komunikovat, dohodnou se na optimálním napětí, a s velkou parádou začne nabíjení.

To je sice moc hezké, ale co na to řeknou pasivní zařízení? Jak k té komunikaci přijdou přístroje, které nemají vlastní zdroj energie, a závisí na externím zdroji aby fungovaly? Například flashka, externí harddisk, pasivní dokovací stanice apod. I na tato pasivní zařízení se v protokolu PD myslelo. U těchto zařízení jsou mezi CC piny a společnou zem (mínus) připájeny odpory (rezistory). Pokud nabíječka vyčmuchá rezistory mezi CC1 a zemí a CC2 a zemí, tak automaticky vyhodnotí že je připojeno pasivní PD zařízení, které nutně potřebuje externí napájení aby fungovalo, a tak se nabíječka spustí v základním kompatibilním režimu – klasických 5 voltů. Zařízení pak má napájení, a může vykonávat svou činnost. Případně si může i dodatečně požádat nabíječku o vyšší napětí, avšak pro toto je již nutná složitá komunikace, kterou musí obstarat mikroprocesor, kterým toto zařízení musí být vybaveno. Flashky si s přehledem vystačí s 5 volty, to samé externí harddisk. Ale náročnější zařízení mohou vyžadovat víc, a tak náročnější pasivní zařízení obsahují rezistory, které spustí základní napájení, a jakmile v zařízení naběhne procesor, tak se zařízení pokusí vyjednat víc.

Xiaomi má novou hračku za pár drobných, která se hodí ke každému notebooku

Zprávičky Adam Kurfürst

Jak vlastně toto vyjednávání probíhá? Je to docela složité, tak to zjednodušíme.

Řekněme že máme telefon s obrovskou baterkou, třeba 10 nebo 22 Ah. Taková baterka by se nebýt rychlonabíjení nabíjela celou věčnost, případně věčnost a půl. My tedy zvolíme rychlou PD nabíječku, a tu připojíme k telefonu. Tato zařízení ihned zjistí vzájemnou přítomnost na opačných koncích kabelu, a začnou komunikovat. Telefon požádá nabíječku o její PDO – Power Delivery Objects. Nabíječka telefonu odpoví následujícím seznamem:

PDO	Napětí	Proud
PDO0	5V	3A
PDO1	9V	3A
PDO2	12V	3A
PDO3	20V	5A
PDO4	28V	3A
PDO5	3,3V-20V	3A
PDO6	3,0V-12V	0-6A
PDO7	3,0V-28V	0-3A

PDO0 – PDO4 jsou asi jasné. K ostatním se ještě vrátíme. Telefon tedy dostal tento seznam PDO, neboli seznam podporovaných režimů. Protože telefon má v sobě velikou baterku a velmi výkonný nabíjecí měnič, tak si je vědom svého maxima, které činí 20 voltů při 3 ampérech. Tomu vyhovují všechny PDO kromě PDO4. Napětí PDO musí telefon volit vždy stejné nebo menší než jaké je schopen zvládnout, proudu už se dokáže přizpůsobit omezením nabíjecího výkonu. Maximu co telefon zvládne odpovídá PDO3, a tak o něj požádá nabíječku. Nabíječka pošle signál PS_Ready a přepne se na 20V. Telefon si posléze začne brát ty své 3 ampéry, a je spokojen že se nabíjí maximální možnou rychlostí jakou zvládne.

Nezávislé Android novinky na Telegramu. Vyzkoušej

reklama

USB PD E-Marker

Co kdybychom ale měli třeba tablet nebo notebook, který umí 100W nabíjení? Tedy 20V 5A? 5A je velmi vysoký proud, a troufnu si říct, že většina kabelů, které máte doma by tento proud již nezvládla, a došlo by k poškození kabelů i natavení připojených zařízení. Inženýři z USB-IF toto vyřešili velmi zdařile. V základu se předpokládá, že všechny existující kabely Type-C na Type-C jsou dimenzovány alespoň na 3A proud. Pokud výrobce vyrobí kabel s velmi tlustými napájecími vodiči, dimenzovanými například na 5A, pak tuto informaci nahraje do paměti tzv. E-Marker čipu a tento čip umístí do jednoho z konektorů kabelu.

Je tedy stanoveno, že pokud chceme používat proudy nad 3A, kabel musí obsahovat E-marker čip s informací co ten kabel zvládne. Pokud bychom tablet připojili klasickým kabelem bez E-marker čipu, tak tablet sice zvolí PDO3, ale taky se pokusí zeptat kabelu, jestli nemá E-marker. Pokud kabel neodpoví (protože je to vlastně jen hloupá kupa drátů), pak tablet předpokládá že kabel je dimenzován jen na 3A proud, a tedy zpomalí svoje nabíjení tak, aby tento kabel nepřetížil.

Pokud bychom však k propojení použili kabel s E-marker čipem, pak tablet zjistí, že kabel zvládne 5A, a bude se nabíjet na plný výkon, tedy 20V × 5A = 100W.

USB PD Jemné ladění napětí

Slíbil jsem vám projít i zbylá PDO, tak jdeme na to. Další pán na holení je PDO5 : 3,3V-20V 3A. Tento rozsah napětí jasně říká, že nabíječka se může pohybovat kdekoliv v tomto rozsahu. Můžeme tedy mít nějaké zařízení, které vyžaduje například přesně 8,76V. Toto zařízení tedy zvolí PDO5, a požádá nabíječku o 8,76V, a taky je dostane. Nebo jiné zařízení bude vyžadovat přesně 16,42V, a tak o ně požádá v rámci PDO5, a taky je dostane. Toto jemné ladění přesného napětí lze provádět v inkrementech po 20mV, tedy například 1,02V, 1,04V, 1,06V, 1,08V atd.

RedMagic se inspiroval u Xiaomi. Přináší krásnou powerbanku s fajn kapacitou a šokujícím výkonem

Zprávičky Adam Kurfürst

USB PD PPS

Zbylá PDO6 a PDO7 jsou takzvané PPS. Programmable Power Supply, neboli nastavitelný napájecí zdroj. Jak se to dá poznat? Jednoduše, můžeme totiž jemně ladit nejen napětí, ale i proud. Všimněte si například PDO6 : 3,0V-12V 0-6A. Jak vidno, lze tu libovolně volit nejen napětí, ale i proud. Koncové zařízení tedy dokáže nabíječce říct že chce 8,4V a 2,5A, nebo 4,2V 5A. V režimu PPS se nabíječka chová jako laboratoní napájecí zdroj s funkcí CC a CV regulace. Většině lidí tohle nic neřekne, ale ti, kdo jsou znalí problematiky nabíjení lithiových baterií teď asi zbystřili. Ano, režim PPS jde použít pro přímé nabíjení lithiové baterie, a to bez potřeby rozměrného a topícího nabíjecího měniče. V praxi to pak vypadá tak, že notebooky a telefony s nabíjením nad asi 40 wattů mají dvojí fungování nabíjení:

1. PPS

Pokud nabíječka umí PPS, tak notebook nebo mobil si navolí PPS podle vlastní baterie, a pak tranzistorem připne baterii rovnou na USB konektor. Baterie se tak nabíjí přímo z USB. Díky tomu odpadají problémy s nabíjecími spínanými DC měniči. Takový měnič na např. 65 wattů by byl mohutný, a zatímco do telefonů by se ani nevešel, tak notebookům by přidával hmotnost a tloušťku. Navíc tento měnič není ideální a má ztráty, takže topí. Díky PPS ale v notebooku ani mobilu nic netopí, neběží tam měnič, a tak mobil bude studenější, a stejně tak baterie. Studenější baterie se může nabíjet bezpečněji a též vyšším proudem a to při zachování slušné životnosti.

Decentralizované a nezávislé Android novinky na Mastodon. Vyzkoušej

reklama

2. Nabíjecí měnič

Přeci jen dnes (v roce 2024) jsou nabíječky s podporou PPS ne zrovna na každém rohu, a tedy telefon i notebook musí mít i záložní řešení pro případ připojení primitivnější a/nebo slabší nabíječky. Ten měnič je však pouze záložní, a nemusí nutně zachovat maximální možnou rychlost nabíjení, stačí jen, když se zařízení nabije během používání. Například telefon, který se přes PPS nabíjí 65 watty, může mít záložní měnič pro nabíjení až 24 watty.

Test nabíječky

Pokud se nám telefon, tablet nebo notebook nabíjí špatně, případně vůbec, na vině je nejčastěji kabel, případně nabíječka. Ta může být skutečně vadná, nebo jen špatně zvolená – nedostatečně kompatibilní. Testování izolačního stavu megmetem nebude součástí tohoto článku, neb se jedná o činnost nebezpečnou, kterou mohou provádět jen elektrikáři s příslušnou kvalifikací. I tak se test izolačního stavu doporučuje udělat, zejména když kupujeme nabíječku neznámé značky, nebo od pofiderního prodejce.

Zbylé dva testy se týkají podporovaných protokolů a zátěžového testu. Podporu rychlonabíjecích protokolů můžeme zjistit vícero způsoby. Velmi dlouhou dobu na toto existovaly specializované triggery – moduly, které se snažily na základě nějakého protokolu vyjednat určité napětí. Tyto triggery byly však jednoúčelové, a vhodné spíš jako částečné embedded řešení. Dnes již byly překonány.

Nová powerbanka od Xiaomi nabídne dostatek energie na dlouhé cesty. Kolik stojí v Česku?

Zprávičky Adam Kurfürst

Moderní USB testery, jako například Fnirsi FNB48, který jsem až donedávna používal jako hlavní, a také FNB58, který mi společnost Fnirsi zaslala na recenzi (a který jsem následně odpálil, a tak jsem si musel koupit nový), jsou cenově dostupné a integrují mnoho funkcí, včetně skenu, nebo chcete-li detekce rychlonabíjecích protokolů, a to aktivní i pasivní, a dále umí i libovolně spouštět rychlonabíjení na základě uživatelského vstupu.

V režimu aktivní detekce protokolů se FNB58 pokouší s nabíječkou komunikovat podle různých protokolů a zkouší “který se chytne”. Je to jako narazit na cizince, začít mluvit různými jazyky a sledovat, kterým rozumí. Podporované protokoly a jejich úrovně jsou vypsány zeleným písmem. Každá nabíječka by měla umět alespoň BC – battery charging protokol (běžně se hlásí jako port DCP). Lepší rychlonabíjecí nabíječky rozdělme na USB-C a USB-A. Ty s USB-C musí umět PD protokol, a ty USB-A by měly umět QC2.0 / QC3.0, což jsou nejstandardnější HVDCP protokoly, které existují.

Ověřili jsme si, že nabíječka umí různá napětí na fotce. Avšak nevíme, zda-li je schopna poskytnout proud, jaký se píše na štítku. K tomu potřebujeme provést test pod zátěží. Obecně laboratorní zátěže jsou poměrně drahá zařízení, ale dají se najít i levná, ačkoliv jsou funkčně a výkonově omezená, mohou postačit.

Nezávislé Android novinky na WhatsAppu. Stačí kliknout a odebírat

reklama

Teď už stačí připojit takovou zátěž za FNB58, a zkoušet pro každé napětí nabíječky jaký zvládne proud. Začneme třeba od 1A a budeme zvyšovat dokud nabíječka nesníží napětí nebo neodpojí výstup.

Test kabelu

Kabely jsou asi nejběžnější místo pro závady, koneckonců jsou to právě oni, kdo je dennodenně vystaven ohybům, krutům, střihu, přejetí židlí, šlápnutí, škubnutí zpod nábytku, kousnutí od kočky a podobně. Kabely mohou mít více poruch:

1. Vadné konektory – zoxidované, poničené, vytrhané piny
2. Přelomený kabel – zejména u konektorů. Dá se to zjistit sevřením podezřelého místa do prstů a následně jej vystavit ohybu. Přerušené vodiče jsou téměř vždy cítit i rukou.
3. Kabel bez datového spojení – nejsou přítomny vodiče pro D+/D-, případně ještě CC1/CC2 u Type-C na Type-C kabelů.
4. Kabel s tenkými vodiči pro napájecí vedení – někdo šetřil na mědi. Kabely, které jsou magnetické rovnou vyhoďte. Toto neplatí pro konektory, ty magnetické být mohou.
5. (ne)přítomnost E-markeru v kabelu.

Kabel bez datového spojení lze zjistit velmi jednoduše i bez specializovaných přístrojů. Stačí přes něj připojit telefon k počítači. Pokud se nebude hlásit, kabel nemá datovou komunikaci. Tyto kabely doporučuji vyhodit.

Kabel s tenkými vodiči pro napájecí vedení je těžké v amatérských podmínkách odhalit. Někteří jedinci se je pokouší odhalit tím, že sledují jak rychle se jim nabíjí telefon. To je ovšem nesmysl, neb rychlost nabíjení u telefonu se velmi liší v závislosti na mnoha vnějších faktorech, jejichž vliv a charakteristiky je zbytečné vyjmenovávat, protože jsou často neovlivnitelné.

Xiaomi do Česka přineslo powerbanku se zabudovaným kabelem. Nestojí mnoho a má kapacitu 10 000mAh

Zprávičky Adam Kurfürst

Jednoduchá metoda spočívá v zatížení konce kabelu zátěží (např. z rezistorů, žárovek apod) tak, aby jím tekl proud 3A. Kabel by po 15 minutách neměl být vlažný na dotek. Tato metoda však vyústí pouze v “asi OK” nebo “asi špatný”.

Pak je metoda zatížení a sledování napětí na konci, a to multimetrem nebo jakýmkoliv USB testerem, který toto umožňuje. Problém je tu v nabíječce, protože nabíječce může výstupní napětí habrovat nahoru nebo dolů se vzrůstající zátěží (z důvodů příliš rozsáhlých a specifických než abych je tu vysvětloval). Tedy nabíječka nám může měření pořádně zmařit. Museli bychom měřit napětí na obou koncích kabelu současně, ať už dvěma USB testery, které jsme si ověřili že měří stejně, nebo tester + multimetr apod.

Tato metoda jde upravit na napájení z laboratorního zdroje. Těmto zdrojům se dá stabilita jejich výstupního napětí s proměnlivou zátěží celkem věřit, ale u analogových zdrojů (s klasickými potenciometry) platí jednoduché pravidlo – důvěřuj, ale prověřuj. Doporučuji provádět na zdroji korekce. Digitální zdroje tímto problémem obvykle netrpí.

Třetí metodu lze aplikovat jen pokud máme laboratorní CC/CV zdroj, který “běží od nuly” – umí regulovat CC i při řádově 0,1V. vytvoříme si redukci na konec kabelu, kterou zkratujeme. Následně do kabelu se zkratem na konci pustíme CC proud, a ten zvyšujeme, dokud úbytek na kabelu nedosáhl 0,25V. Jakmile toho dosáhne, tak aktuálně nastavený proud je jmenovitý proud kabelu. Berte prosím na vědomí, že nad 3A nemá smysl kabely testovat, protože tento proud lze překročit jen u E-marker kabelů.

Komunita pro Android nadšence: poraď, sdílej, diskutuj!

reklama

Přítomnost E-markeru se zjišťuje obtížně, a jeho parametry ještě hůř. Obecně řečeno by to šlo zjistit zapojením testovaného kabelu mezi adaptér a notebook a sledováním nabíjení. To je ale nespolehlivé. Lepší možnost je čtečka paměti v E-marker čipu. Toto umí například FNB48 a FNB58.

Test nabíjeného zařízení

Poslední kapitolou tohoto článku je test nabíjeného zařízení. Testování rychlonabíjecích protokolů, jaké zařízení umí spouštět je bohužel velmi náročné a vyžaduje to množství různých nabíječek, které budou podporovat všemožné protokoly, ale ne všechny najednou. Proto všechny zařízením podporované protokoly obvykle netestujeme, a spokojíme se s těmi nejvíc standardními – HVDCP (QC 2.0 / 3.0) a USB PD. Jsou to ty nejběžnější a nejstandardnější protokoly, a obecně řečeno je umí drtivá většina zařízení. Stačí nám tedy jen zjistit, jestli zařízení spustilo nějaký rychlonabíjecí protokol, a tím to končí. K tomu bohatě stačí dát do cesty nabíjení USB tester s detekcí aktuálního protokolu. To umí jen hrstka testerů, a jen pár z nich to umí relativně bezpečně poznat. Proto je to demonstrováno opět na FNB58. Bohužel zde nelze detekovat PD rychlonabíjení, a myslím si že by to mohli v příští verzi napravit.

U nabíjeného zařízení pak už zbývají dva další testy. První je test PD spouštění u zařízení s konektorem Type-C. Celkem běžně se stává že čínská zařízení mají sice tento moderní konektor, ale nemají vyřešené spouštění PD nabíjení (ať už mikrokontrolérem nebo rezistory). Tato zařízení pak v praxi nelze nabíjet z “céčkové” nabíječky. Protože jak víme, “céčkový” port je standardně mrtvý, bez napětí, a potřebuje spustit. Test PD spouštění tedy provedeme kombinací Cčkové nabíječky a kabelu C na C.

V Česku se prodává nádherná powerbanka s kapacitou 19 200 mAh! Teď navíc zlevnila

Zprávičky Libor Foltýnek

Poslední je test kapacity a případně nabíjecího proudu. Takto zjistíme kapacitu vnitřní baterie jakéhokoliv zařízení, které během nabíjení nepotřebuje běžet. Platí to i pro telefony, avšak zde by nám do měření hodila vidle vlastní spotřeba telefonu, takže tento telefon musí být vypnutý. Samozřejmě pro všechna zařízení platí, že před testem kapacity musí být vybitá na 0 %.
Pak už stačí jen připojit do nabíječky FNB58, FNB48, KCX-045, nebo jakýkoliv USB tester s počítáním zároveň kapacity mAh a energie Wh. Tomuto testeru musíme vynulovat počítadlo, postup čehož se liší model od modelu. U FNB58 je třeba jít do Application > Statistics > NRG statistics a tam aktuálně používanou pozici změnit na jinou, nebo vynulovat.

Pak už jen do jednoho z výstupních portů testeru připojíme USB kabel a z něj započneme nabíjení našeho zařízení. Jakmile by proud klesl pod 50 mA, doporučuji nabíjení přerušit, nebo alespoň ihned odečíst z displeje hodnoty mAh/Ah a Wh.

Nyní musíme rozlišit dva druhy zařízení, pro které se postup zjištění kapacity baterie liší:

a) Zařízení s lineárními nabíjecími obvody – mezi ně patří ty nejlevnější svítilny, nejlevnější čelovky, čínské napodobeniny ručních herních konzolí, drobná jednoúčelová zařízení jako past na komáry, noční světýlko, nebo akumulátory s vlastním nabíjecím USB portem. Tato zařízení se obecně nabíjí proudem do 1A. Zde je zjištění kapacity značně jednoduché, stačí vzít změřenou kapacitu v mAh nebo Ah (1000 mAh = 1 Ah), a tato odpovídá kapacitě baterie. Levná zařízení používají nabíjecí obvody které fungují na principu lineárního stabilizátoru. Tyto mají sice velké výkonové ztráty, cca 25 % dodané energie vyplýtvají do tepla, ale jsou extrémně levné a nevyžadují externí součástky.

Android novinky na Redditu. Klikni a sleduj!

reklama

b) Zařízení s nabíjecími spínanými DC-DC měniči. Mezi tyto se řadí všechny moderní telefony, všechny notebooky, tablety, výkonnější svítilny, čelovky s nabíjecím proudem nad 1,5A a většina powerbank. Spínané nabíjecí DC-DC měniče fungují jako stejnosměrné řízené transformátory, a jsou schopny nabíjet s vysokou účinností, kolem 95 %. Navíc ze svého principu podporují i vyšší napětí, takže je lze používat pro rychlonabíjení s vyšším napětím, například QC2.0 12V 2A.

Tato zařízení opět odpojíme při poklesu proudu na cca 50-100 mA. Tentokrát nás bude zajímat energie ve watthodinách, Wh. Tuto energii vynásobíme × 0,95 pro korekci účinnosti (pokud se zařízení hřálo i přes malý výkon, korekce bude × 0,9), a dostaneme odhadnutou energii napumpovanou do baterie. Převod mezi energií a kapacitou je snadný. C = W ÷ U. [Ah] = [Wh]÷[V]. Ampérhodiny kapacity tedy dostaneme tak, že energii vydělíme nominálním napětím baterie. To je běžně 3,7V u klasických Li-ion baterií. Avšak bohužel u některých telefonů a notebooků jsou už dnes běžné LiHV baterie, které mají nominálně 3,85V. U notebooků zjistíme typ jedině ze štítku nebo informací u náhradní baterie na e-shopu. V telefonech to jde snadněji, stačí kdejaká aplikace, která umí změřit napětí baterie (např AccuBattery, 3C battery monitor). Na 50 % mají baterie vždy své nominální napětí. Na 100 % mají 3,7V Li-ion baterie 4,2V, a 3,85V LiHV baterie mezi 4,3 – 4,45V.

Tchibo prodává nabíjecí baterie, které na to jdou od lesa a jsou dokonce v akci

Zprávičky Libor Foltýnek

Závěrem už vás nehodlám zatěžovat, neb je mi jasné že vám už oči mihotají ze strany na stranu a mozek přestává pobírat pod nátlakem množství nových informací. Důležité je, že ty informace jsou tu, vy víte kde je v případě potřeby najít, a dokážete s nimi nakládat. Nyní už víte proč je rychlonabíjení tak složité, proč existuje mnoho různých protokolů, a znáte všechny zajímavosti a záludnosti PD protokolu. Díky získaným znalostem budete schopni nabíječku, powerbanku, nebo kabel odborně posoudit, vybrat si, nebo odzkoušet. Také budete mít ulehčeno hledání a opravy případných závad a to díky znalostem fungování rychlonabíjení.

Pokud jste si jej ještě nepřečetli, doporučuji i tento tematicky související článek, kde se dozvíte jak si maximálně šetřit životnost baterie (nejen) v mobilu. Nebo další zajímavé články od Jirky Bekra na Elektrolab.eu

Jak se díváte na problematiku rychlého nabíjení?

YouTube kanál autora: Jiří Bekr