Snabbladdning

Snabbladdning

Batterierna i våra mobiler och surfplattor får allt högre kapacitet för varje år som går. Det gör i sin tur att de tar allt längre tid att ladda. Samtidigt har lanseringen av USB-C (se Dator 8.5) möjliggjort användning av en och samma kontakt för alla våra bärbara enheter. För att kunna ha samma laddare till mobil, surfplatta och dator krävs laddtekniker som kan snabbladda både stora och små batterier.

Det finns två saker som begränsar möjligheterna till universella snabbladdningslösningar. För det första kan inte Li-ion- och Li-poly-batterier snabbladdas på samma sätt som NiMH-batterier kan. Det går inte att hejdlöst öka laddströmmen utan att samtidigt skada batterierna. Ju högre kapacitet batterierna har, desto högre ström kan de dock laddas med. Det är därför ett stort surfplattebatteri och ett datorbatteri kan laddas med högre laddström än ett litet mobilbatteri. 

För det andra kan USB-kablar inte bära höga laddströmmar. Micro-USB-kablar klarar inte högre ström än drygt 2 A under längre stunder, vilket gör att den maximala laddeffekten uppgår till cirka 10 W (USB-spänningen är 5 V). USB-C-kablar kan hantera 3 A, men det ger fortfarande inte mer än 15 W. 

Quick Charge 2.0

Googles referensmobil Nexus 6 kan laddas från 0 % till 60 % på en dryg halvtimme. För det krävs en laddeffekt på 15 W, vilket vid vanlig USB-laddning skulle motsvara 1 A mer än det som Micro-USB-kablar är gjorda för. ­Anledningen till att det ändå går är att Nexus 6 har stöd för laddtekniken Quick Charge 2.0. Om Nexus 6 kopplas till en Quick Charge 2.0-laddare hoppar laddspänningen upp från 5 V till 12 V. Vid 12 V räcker det med 1,25 A för att överföra 15 W. Nexus 6 kan också laddas med alla vanliga USB-laddare, precis som vilken annan mobil som helst.

Den officiella logotypen för Quick Charge 2.0

Skillnaden i laddhastighet mellan en vanlig 2 A USB-laddare och en Quick Charge 2.0-laddare är som störst när mobilens batteri är tomt eller nästintill tomt. Ju mer laddat batteriet är, desto lägre blir laddströmmen som det laddas med. När batteriet börjar bli fullt sjunker laddströmmen under maxströmmen för en vanlig 2 A USB-laddare, vilket gör att laddningen går lika snabbt oavsett vilken laddare som används. Det är därför Nexus 6-batteriet går att ladda till 60 % på en dryg halvtimme, men det tar uppemot två timmar att ladda det fullt (vid användning av Quick Charge 2.0-laddare).

Laddström över tid vid användning av olika laddare (visar laddströmmen till batteriet, inte laddströmmen i kabeln)4.

Quick Charge 2.0-mobiler

För att kunna dra nytta av Quick Charge 2.0 måste både mobilen (eller surfplattan) och dess laddare ha stöd för Quick Charge 2.0. Iphone 6 Plus har ett stort batteri men saknar Quick Charge 2.0-stöd och kan därför inte laddas snabbare av en sådan laddare. Stödet för Quick Charge 2.0 indikeras av den officiella logotypen.

Som det hörs på namnet är Quick Charge 2.0 en vidareutveckling av ursprungliga Quick Charge. Skillnaden är att 2.0-versionen kan ladda med ännu högre effekt. De båda versionerna är fullt kompatibla med varandra.

Quick Charge 2.0 är en uppfinning av Qualcomm som tillverkar Snapdragon-systemchippen. Snapdragon används i en betydande andel av världens Android- och Windows-baserade mobiler och surfplattor. Qualcomm har byggt in stödet för Quick Charge 2.0 i flera av sina systemchip, vilket har bidragit till den snabbt ökande andelen av Quick Charge 2.0-kompatibla mobiler och surfplattor. Qualcomm säljer också laddkretsen separat så att mobiltillverkare som använder konkurrenters systemchip kan dra nytta av Quick Charge-tekniken.

Här följer en lista över utvalda mobil- och surfplattemodeller som är vanliga på den nordiska marknaden och har stöd för Quick Charge 2.0.

Tillverkaremodeller
HTC (Rapid Charge) HTC One (M8), HTC One (M9)
LG LG G4
Motorola (Turbo Charge) Nexus 6
Samsung (Adaptive Fast Charge) Galaxy S6, Galaxy S7, Galaxy S8
Sony Xperia Z3 Compact, Xperia Tablet Z4, Xperia Z5, Xperia X

Quick Charge 2.0-laddare

Mobil- och laddartillverkarna har tyvärr valt att benämna Quick Charge 2.0-tekniken med egenpåhittade namn. Adaptive Fast Charge (Samsung), Rapid Charge (HTC) och Turbo Charge (Motorola) är tre andra namn för Quick Charge 2.0-tekniken. I och med att det enbart är namnet som skiljer, går det utmärkt att använda en Adaptive Fast Charger från Samsung för att ladda en Rapid Charge-mobil från HTC.

Quick Charge-laddare delas upp i två klasser. Klass A, som är den klass som används idag, kan överföra ström vid spänningarna 5 V, 9 V och 12 V. Eftersom Micro-USB-kablar är gjorda för upp till runt 2 A motsvarar det effektmässigt 24 W (vid 12 V). Vid användning av USB-C-kablage kan strömmen ökas till 3 A och därmed komma upp till 36 W (vid 12 V).

Klass B har stöd för att överföra ström vid spänningen 20 V. Maxeffekten kommer då också att öka till 60 W. För att nå 60 W krävs användning av USB-C-kablage då en Micro-USB-kabel inte är anpassad för så höga strömmar.

Det föreligger ingen risk att batteriet tar skada av den högre laddeffekten som Quick Charge-laddare möjliggör. Laddkretsen i mobilen ser till att laddningen sker kontrollerat oberoende av spänningen och strömmen i laddkontakten. Slitaget på batteriet ökar inte heller. Den högre laddströmmen används endast när batteriet är urladdat och mottagligt för högre strömmar.

Trots den stora variationen av olika spänningar och strömmar är alla Quick Charge 2.0-produkter kompatibla med varandra. Som vanligt är det den minsta gemensamma nämnaren som avgör hur snabbt laddningen kan gå. Alla Quick Charge 2.0-laddare har också stöd för vanlig 5 V-laddning. Det gör att laddarna kan användas till alla USB-laddande mobiler och surfplattor. Det är alltså inte på något vis skadligt att använda en Quick Charge 2.0-laddare till en enhet som saknar Quick Charge-stöd.

Quick Charge 3.0

Quick Charge 3.0 lanserades som en direkt uppföljare till Quick Charge 2.0. Tekniken är fullt kompatibel med föregående versioner. Quick Charge 2.0 kan ladda med 5 V, 9 V, 12 V eller 20 V. Nackdelen med fasta spänningar är att de sällan ger den optimala spänningen till enheten. Med Quick Charge 3.0 kan mobilen laddas med en spänning mellan 3,6 V och 20 V (200 mV-steg). Det gör att den anslutna enheten laddas på ett effektivare sätt som både ger en svalare och effektivare laddning.

Quick Charge 3.0 är indelad i klass A och B där klass A går upp till 12 V och klass B tillåter 20 V-laddning. Med en USB-C-kabel kan klass A leverera upp till 36 W (24 W med Micro-USB) och klass B upp till 60 W (36 W med Micro-USB). Här följer en lista med kompatibla enheter.

Tillverkaremodeller
Asus Zenfone 3
HP Elite X3
HTC HTC U Ultra
LG LG G6
Sony Xperia XZ Premium

Dash Charge

När Oneplus 3 lanserades (juni 2016) presenterade de en, för oss i Norden, ny snabbladdningsteknik: Dash Charge. Enligt Oneplus själva ska det vara möjligt att ladda batteriet 60 % på en halvtimmes tid, ungefär dubbelt så snabbt som vid vanlig USB-laddning.

Tekniken heter egentligen VOOC. Den är framtagen av Oppo och sitter även i deras flaggskeppsmobiler. Oppo kallar tekniken för Flash Charge, men det är i grunden samma teknik som Dash Charge. Snabbladdningen uppnås genom att höja strömmen från 2 A, som är standard för vanlig USB-laddning, upp till maximalt 5 A.

Dash Charge går att använda tillsammans med en USB-C- eller en Micro-USB-kabel, men inte vilken kabel som helst. På grund av de höga strömmarna krävs det en specialkabel som är anpassad för så höga strömmar.

Dash Charge är inte kompatibelt med Quick Charge. Teknikerna som sådana är likvärdiga när det kommer till hur snabbt de kan ladda, men det finns några skillnader mellan dem. Dash Charge genererar mindre värme än Quick Charge medan Quick Charge är kompatibelt med fler enheter.

Dash Charge-laddare fungerar även med enheter som inte har stöd för Dash Charge, men då endast i vanlig laddhastighet. 

USB Power Delivery

USB Implementers Forum, som utvecklar USB-standaren, har också utvecklat en snabbladdningsteknik: USB-PD (USB Power Delivery). Maxeffekten för USB-PD är 100 W och det gör specifikationen lämplig för mobiler, surfplattor och datorer. Laddspänningen anpassas efter anslutna enheter till 5 V, 12 V eller 20 V. Till skillnad från till exempel Quick Charge och Dash Charge är USB-PD en öppen standard som alla tillverkare kan implementera.

För att nå 100 W höjs spänningen till 20 V och strömmen till 5 A. Eftersom inte alla kablar är anpassade för så höga strömmar finns en kabelkontroll inbyggd i standarden. Innan laddning inleds kontrollerar den anslutna enheten hur mycket ström den anslutna kabeln klarar av och anpassar därefter laddströmmen efter kabelns kapacitet.

Uppföljaren USB-PD 2.0 introducerade stöd för fler spänningar: 5 V, 9 V, 15 V och 20 V. Första versionen av USB-PD hade sex fasta profiler för laddning med fasta effekter. Nackdelen med fasta profiler är att samtidig laddning av fler än en enhet går onödigt långsamt, eftersom en enhet kan reservera mer effekt än den egentligen behöver. Laddningen blir inte heller så effektiv som den skulle kunna vara.

USB-PD 2.0 har därför inga fasta profiler utan kan lämna mellan 0,5 W och 100 W beroende på hur mycket effekt som finns att tillgå hos laddaren och hur mycket anslutna enheter kräver. Det gör laddningen mer effektiv och att laddaren i förlängningen drar mindre ström.

USB-PD har börjat leta sig ut i enheter på marknaden och används i skrivande stund (april 2017) framförallt i datorer. Här följer en lista med kompatibla enheter.

Tillverkaremodeller
Apple Macbook 2015/2016, Macbook Pro 2016
Asus Zenbook 3
Dell Dell XPS 13/15
Google  Chromebook Pixel
HP Spectre

Referenser

4. Qualcomm (2015). Quick Charge 2.0 How it works. Video.
www.qualcomm.com/videos/quick-charge-20-how-it-works

9. Oneplus (2016). Dash Charge
https://oneplus.net/se/3/dashcharge

Senast ändrad: 2017-08-09