Як працює зарядка через USB або як уникнути вибуху телефону

Світ технологій нарешті згуртувався навколо стандарту зарядки після багатьох років власних адаптерів та потворних настінних блоків живлення. USB-C знаходиться в процесі їх заміни. Але на блискучому прикладі отримання саме того, про що ми просили, і зовсім не того, що ми хотіли, USB-C вирішив проблему бородавок, пересадивши її. Замість того, щоб бігати з колекцією настінних штекерів, призначених для виробника, клієнти з декількома пристроями USB-C повинні бігати за допомогою спеціального або справді сумісного кабелю сторонніх виробників.

Десять-15 років тому ви завжди повинні були переконатися, що у вас є правильний блок живлення для кожного з ваших гаджетів. Тепер ви повинні переконатися, що у вас є правильний кабель для вашого гаджета. Частково причиною цієї проблеми є ще одна особливість, яка була вбудована в USB-C, щоб зробити її більш ефективною та гнучкою: подача живлення через USB.

Не всі зарядні пристрої, роз'єми та кабелі USB є однаковими. Ви, напевно, помічали, що деякі настінні зарядні пристрої міцніші за інші. Іноді одна USB-розетка на ноутбуці здається потужнішою за іншу. На деяких настільних ПК, навіть коли вони вимкнені, ви можете заряджати смартфон через розетку USB. Виявляється, для цього всього божевілля існує метод - але спочатку ми повинні пояснити, як насправді працює живлення USB.

Нові технічні характеристики

Зараз існує п’ять - а найближчим часом їх буде шість - специфікацій USB - USB 1.0, 2.0, 3.0, 3.1, 3.2 та USB4. Специфікація USB4 опублікована, але насправді ще не доступна на жодному транспортному пристрої, тому наразі існує п’ять стандартів USB. USB 1.0 достатньо старий, щоб ви його практично ніколи не бачили, тому USB2 - USB 3.2 охоплює спектр для більшості людей. Окремо від цього є USB-C, який є стандартом фізичного підключення, який можуть використовувати пристрої. У мережі USB є один хост і один пристрій. Майже у кожному випадку ваш ПК є хостом, а ваш смартфон, планшет або камера - пристроєм. Потужність завжди надходить від хоста до пристрою, хоча дані можуть надходити в обох напрямках, наприклад, коли ви копіюєте файли між комп’ютером та телефоном. Наведені нижче описи стосуються всіх версій USB, що використовуються в даний час, включаючи USB 3.0, 3.1, 3.2 та їхні різні субстандарти (1 × 2, 2 × 2 тощо).

Гаразд, тепер цифри: Звичайний роз'єм USB 1.0 або 2.0 має чотири висновки, а USB-кабель - чотири дроти. Внутрішні висновки несуть дані (D + і D-), а зовнішні виводи забезпечують джерело живлення 5 вольт. Порти USB 3.0 додають додатковий ряд із п'яти контактів, тому сумісні кабелі USB 3.0 мають дев'ять проводів. Що стосується фактичного струму (міліампер або мА), то існує три типи USB-порту, продиктовані поточними характеристиками: стандартний потік, зарядний порт і зарядний порт. Перші два можна знайти на вашому комп’ютері (і вони повинні бути позначені як такі), а третій тип застосовується до “німих” зарядних пристроїв.

У специфікаціях USB 1.0 та 2.0 стандартний потік порту здатний подавати до 500 мА (0,5 А); з USB 3.0 він рухається до 900 мА (0,9 А). Порти зарядки нижче та виділені зарядні порти забезпечують до 1500 мА (1,5 А). USB 3.1 збільшує пропускну здатність до 10 Гбіт/с у так званому режимі SuperSpeed +, забезпечуючи його еквівалент із Thunderbolt першого покоління. Він також підтримує споживання потужності 1,5 А і 3 А по шині 5 В. USB 3.2 не змінює ці аспекти стандарту.

USB-C - це зовсім інший роз’єм. Це універсально; ви можете покласти його будь-яким способом, і він буде працювати, на відміну від USB, і як роз’єм Lightning від Apple. USB-C також здатний подвоїти теоретичну пропускну здатність USB 3.0 і може видавати більше енергії. Apple приєдналася до USB-C з USB 3.1 ще в 2015 році зі своїм 12-дюймовим MacBook і новими MacBook Pro, і телефони незабаром з’явилися. Але можуть бути і порти USB старішого типу, які підтримують стандарт 3.1.

Специфікація USB також забезпечує порт “сплячого режиму і заряду”, де порти USB на відключеному комп’ютері залишаються активними. Можливо, ви помічали це на настільному ПК, де через материнську плату завжди протікає деяка потужність, але деякі ноутбуки також можуть засинати і заряджатися.

Зараз це те, що диктує специфікація. Але є безліч зарядних пристроїв USB, які не відповідають цим специфікаціям - здебільшого настінних бородавок. Наприклад, зарядний пристрій iPad від Apple забезпечує 2,1 А при 5 В; Зарядний пристрій Amazon Kindle Fire дає потужність 1,8 А; і багато автомобільних зарядних пристроїв можуть виводити що завгодно від 1А до 2,1А.

Чи можу я підірвати свій USB-пристрій?

Тоді існує величезна різниця між звичайними портами USB, розрахованими на 500 мА, та виділеними зарядними портами, які діють аж до 3000 мА. Це призводить до важливого питання: якщо взяти телефон, який постачається із настінним зарядним пристроєм на 900 мА, і підключити його до зарядного пристрою для iPad на 2100 мА, як приклад, чи не підірве він?

Коротше кажучи, ні: Ви можете підключити будь-який USB-пристрій до будь-якого USB-кабелю та до будь-якого USB-порту, і нічого не вибухне - і насправді використання більш потужного зарядного пристрою повинно пришвидшити зарядку акумулятора. Ми постійно робимо це з нашими мобільними пристроями тут, у ExtremeTech, і у нас ніколи не виникало проблем.

Більш довга відповідь полягає в тому, що вік вашого пристрою відіграє важливу роль, визначаючи як швидкість його заряджання, так і те, чи можна його взагалі заряджати за допомогою зарядного пристрою. Ще в 2007 році Форум розробників USB випустив специфікацію зарядки акумулятора, яка стандартизувала швидші способи зарядки USB-пристроїв, або перекачуючи більше підсилювачів через USB-порти вашого ПК, або використовуючи настінний зарядний пристрій. Незабаром після цього почали надходити USB-пристрої, що реалізували цю специфікацію.

Якщо у вас є сучасний USB-пристрій, ви зможете підключити USB-порт із великою силою струму та насолоджуватися швидшою зарядкою. Однак якщо у вас старіший продукт, він, ймовірно, не буде працювати з портами USB, які використовують специфікацію зарядки акумулятора. Це може працювати лише зі старими шкільними оригінальними портами ПК 1.0 та 2.0 (500 мА) для ПК. У деяких (набагато старих) випадках USB-пристрої можуть заряджатись лише на комп’ютерах із встановленими певними драйверами, але зараз це триває майже два десятиліття.

Що щодо USB-C?

USB-C - це особливий випадок. Хоча ви не підірвете свій пристрій від підключення неправильного зарядного пристрою, ви можете підірвати свій телефон, Nintendo Switch або інший пристрій, використовуючи неправильний кабель USB-C. Як ви знаєте, який правильний кабель USB-C? Іноді - і це потворна правда - ви не можете. Раніше існували електронні таблиці, присвячені запису хороших та поганих кабелів, але проекти, здається, занепали і зараз застаріли. Якщо ви купуєте запасний кабель USB-C для кабелю, що надається вашим виробником, ми рекомендуємо купувати у виробника або уповноваженого стороннього виробника. У цій статті ми докладніше висвітлили початкові проблеми з USB-C.

Що робити, якщо у вас вже є сторонній кабель або у вас немає можливості, окрім як використовувати його? Навіть якщо це працює, повільна швидкість зарядки може бути проблемою. Це переважно, в тому сенсі, що насправді це не пошкодить жодне ваше обладнання. У багатьох випадках ваш пристрій заряджатиметься лише на мінімальній або майже мінімальній швидкості, на відміну від опцій швидкої зарядки, які зараз підтримуються багатьма пристроями. Ця діаграма від Android Authority показує, як змінюється швидкість заряду залежно від того, який пристрій ви використовуєте.

Однак майте на увазі, що наслідки можуть бути гіршими, ніж просто повільна зарядка. Бувають випадки, коли люди підривають пристрої неправильним типом кабелю, а також інші випадки, коли один пристрій може навідріз відмовитись працювати з кабелем USB-C іншого пристрою з невідомих причин. У цьому випадку передбачається, що пристрій відмовляється підключатись через даний кабель, щоб захиститися.

Швидке заряджання та інші примітки

Багато нових телефонів пропонують якусь можливість швидкої зарядки - часто із змінними іменами, найпоширенішою є Quick Charge від Qualcomm, яка працює з телефонами на базі Snapdragon. Стандарт еволюціонував швидко і переходить до версії 5 на момент написання цієї статті. Щоб швидка зарядка працювала, зазвичай потрібно використовувати адаптер живлення, що постачається разом із телефоном, або відповідний маркувальний адаптер сторонніх виробників. В іншому випадку, все одно знадобиться кілька годин, щоб сок вийшов. Здається, швидка зарядка виходить з ринку з появою USB Power Delivery (USB PD), але обидві можливості все ще підтримуються.

Є ще кілька речей, про які слід пам’ятати. Незважаючи на те, що ПК можуть мати два типи USB-порту - стандартний низхідний або зарядний низхідний, виробники не завжди позначають їх як такі. Як результат, у вас може бути пристрій, який заряджається від одного порту вашого ноутбука, але не від іншого. Це риса старих комп’ютерів, оскільки, здається, немає причини, через яку можна використовувати стандартні порти нижче, якщо доступні зарядні порти з великою силою струму. Більшість постачальників тепер ставлять невеликий піктограму блискавки над належним зарядним портом на ноутбуках, а в деяких випадках ці порти можуть навіть залишатися включеними, коли кришка закрита. Можливо, вам доведеться перевірити материнську плату або системну документацію, щоб визначити, які порти USB забезпечують усі необхідні можливості. Система може підтримувати зарядку, відтворення відео або Ethernet через один порт USB-C, навіть якщо вона має 2-3 порти USB-C загалом.

Тепер читайте:

Ознайомтесь із нашою серією ExtremeTech Explains, щоб детальніше висвітлити найгарячіші сучасні теми.

Себастьян Ентоні написав оригінальну версію цієї статті. З тих пір він кілька разів оновлювався новою інформацією.