Внутри современных кабелей для зарядки находится много разной электроники — кроме самих проводов, там есть свои процессоры, оперативная память и даже некоторое подобие операционной системы. По аппаратной мощности железо современного провода для зарядки близко к тем компьютерам, с помощью которых запускали первые спутники и сажали корабли на Луну. Теперь копнём глубже.
Как устроен простейший провод для зарядки
Раньше в самых простых кабелях для зарядки было всего два провода — для плюса и минуса. Одним концом они уходили в блок питания, а другим — в телефон через специальный разъём. Блок питания готовил нужное напряжение и силу тока и отправлял их по проводам напрямую к батарее телефона. Это просто, надёжно, но сейчас этого уже недостаточно.
Ток поступал не сразу в батарею (хотя случалось и такое), а через контроллер. Это такая микросхема, которая встраивается в аккумулятор и следит за тем, как происходит зарядка и как ток в неё поступает. В самом простом случае контроллер отключал заряд, когда его уровень достигал нужного значения. Ниже мы разберём подробнее, как это работало тогда и сейчас.
Современным кабелям для зарядки только двух проводов уже недостаточно. Дело в том, что телефону во время заряда теперь нужно контролировать много разных параметров:
- регулировать силу тока и напряжение;
- следить за температурой аккумулятора и телефона;
- рассчитывать остаточное время зарядки;
- фильтровать и сглаживать всплески и перепады напряжения;
- проверять оригинальность самого провода и зарядного устройства.
Для этого в современные кабели для зарядки добавляют много разной электроники, которая позволяет за всем этим следить и всем этим управлять. Мы расскажем обо всём, что может быть в фирменном кабеле, но что будет конкретно в вашем проводе для зарядки — зависит от производителя и его технических возможностей.
Для сравнения: вот самый простой кабель для зарядки — у него почти нет электроники и ток поступает напрямую на контакты:
А вот оригинальный кабель — со встроенными контроллерами, которые следят за всеми параметрами заряда:
Зачем нужен контроллер батареи
Контроллер батареи не относится к содержимому кабеля для зарядки, но играет важную роль в этом процессе. Он находится на самой батарее, и от него зависит сила тока и напряжение, которые поступают в аккумулятор телефона. Распределять ток и напряжение нужно, чтобы батарея не перегревалась и заряжалась до нужного уровня. Технически без контроллера можно было бы обойтись, но тогда батарея быстро перегреется и может выйти из строя.
Самые простые контроллеры батареи просто останавливали зарядку, если ток не соответствовал нужным параметрам или батарея зарядилась полностью. Сейчас задачи контроллера выросли: он может послать сигнал в блок питания, чтобы он дал напряжение побольше или поменьше, если телефон поддерживает разные режимы зарядки. Ещё он следит за температурой, циклами заряда и общим состоянием батареи — это помогает оценить, на какое время хватит текущего заряда и насколько вообще изношена батарея.
А ещё контроллер батареи берёт на себя всю работу по управлению процессом зарядки, если заряжать телефон самым простым кабелем, где нет электроники, а есть только два провода для питания.
Чип контроля текущего заряда батареи
У большинства современных кабелей есть чипы, которые контролируют уровень текущего состояния батареи и определяют, насколько разряжен аккумулятор. Это синхронизирует работу телефона и зарядника, чтобы в режиме реального времени вычислять накопленный заряд и управлять напряжением на блоке питания, если он это поддерживает.
Например, контроллер текущего заряда «понимает», что батарея заряжена уже на 90%, поэтому остальные 10 процентов лучше зарядить током поменьше, чтобы продлить срок службы батареи. Он может отдать команду контроллеру напряжения, чтобы тот попросил блок питания снизить ток, если блок питания поддерживает такой режим.
Контроллер напряжения
Задача этого контроллера — регулировать напряжение, которое поступает от блока питания в телефон. Он обменивается сигналами с контроллером в телефоне и выбирает нужный режим зарядки.
Например, если контроллер соединяется с электроникой в телефоне и выясняет, что телефон поддерживает быструю зарядку, контроллер разрешает передавать в телефон высокое напряжение и увеличить силу тока. Телефон тоже умеет отдавать сигналы этому контроллеру: в зависимости от настроек железа телефон может попросить зарядное устройство дать ему конкретные значения тока и напряжения, чтобы зарядить батарею оптимальным образом.
Если микросхема в телефоне не узнает контроллер напряжения в кабеле, она перейдёт на самый щадящий режим подачи тока, чтобы не перегреть батарею, или откажется заряжаться.
Контроллер положения разъёма
Большинство современных разъёмов можно вставлять в телефон любой стороной, заряд всё равно пойдёт. За это отвечает контроллер положения разъёма, впаянный в микросхему зарядки. Когда штекер зарядного устройства подключают к телефону, контроллер определяет его положение и переключает ток на нужную сторону контактов.
Это не влияет на остальные параметры зарядки, но позволяет освободить неиспользуемые провода и использовать их, например, для передачи данных при подключении телефона к компьютеру.
Контроллер сертификации
Некоторые производители смартфонов ограничивают работу своих устройств только фирменными зарядками, чтобы избежать скачков напряжения и поломки телефона. В этом помогает контроллер сертификации — в него зашит уникальный идентификационный номер, прописанный в базе данных изготовителя. При подключении зарядки телефон считывает идентификатор чипа и ищет его в базе. Если номер найден, телефон начинает заряжаться. Если такого номера нет, на экране появляется уведомление «Данный кабель или аксессуар не сертифицирован», зарядки не происходит, так как телефон не соединился с зарядником.
Модуль памяти
При подключении кабеля телефон и зарядное устройство обмениваются данными, в том числе о том, какие параметры напряжения установлены в зарядке и какие — в телефоне. Модуль памяти запоминает параметры подключения, которые уже использовались в предыдущем сеансе зарядки, чтобы зарядить аккумулятор максимально быстро, но без лишней нагрузки.
Также в модуле памяти хранится уникальный ключ зарядного устройства, подтверждающий сертификацию, и предустановленные настройки от производителя — с какими силой тока и напряжением может работать зарядник. Туда же записываются временные настройки, которые позволяют контролировать работу других чипов в кабеле и обмениваться данными с телефоном.
Что в итоге
Внутри современных умных кабелей для зарядки спрятан целый микрокомпьютер. В результате обмена сигналов между телефоном и кабелем происходит быстрая зарядка, когда телефон получает нужный ток в нужный момент, или обычная, если нужных микросхем в кабеле нет.
Но главное, зачем нужна вся эта электроника, — сделать процесс заряда максимально безопасным для телефона и продлить срок службы аккумулятора.
