Быстрая парочка от Tronsmart: внешний аккумулятор и зарядка с поддержкой Qualcomm Quick Charge 3.0

Введение

Актуальность быстрой зарядки разнообразных мобильных гаджетов вряд ли можно подвергнуть сомнению. Поэтому зарядные устройства и внешние аккумуляторы, способные минимизировать время, которое смартфон, планшет и т.д. будут прикованы к источнику питания, всегда будут пользоваться спросом. Главное, чтобы источник и приемник энергии смогли друг с другом договориться. Тут, правда, пользователь стал жертвой борьбы компаний и организаций, продвигающих свои, разумеется, самые лучшие, стандарты быстрой зарядки, коих набралось уже под десяток. Впрочем, есть надежда, что в конечном итоге, часть из них отомрет, а остальные станут совместимыми друг с другом, и потребителю не придется искать именно ту быструю зарядку, которая согласиться выдать побольше тока и напряжения. Самым перспективным кандидатом, способным взять под крыло остальных, является стандарт USB Power Delivery. Так, последняя версия Quick Charge (то есть уже четвертая) от Qualcomm должна быть совместимой с USB Power Delivery. Но пока имеем, что имеем, то есть зоопарк.

 Разумеется, способность быстро заряжаться пригодится не только гаджетам, но и внешним аккумуляторам, особенно большой емкости. Например, аккумулятор с ёмкостью порядка 20000 мА·ч от обычной зарядки на 5 В условным током 1 А будет медленно и печально заряжаться порядка 15-ти часов. Рассматриваемый аккумулятор Tronsmart PBT20+ именно с такой емкостью должен заряжаться значительно быстрее, так как поддерживает Qualcomm Quick Charge 3.0 как на отдачу, так и на зарядку себя самого. Так ли это, будет показано ниже. В пару к нему рассмотрим Wall Charger W2TF (сетевой адаптер питания) от той же компании Tronsmart и поддерживающий тот же стандарт QC 3.0. Комплект из этих двух устройств подойдет владельцу мобильного устройства, которое также совместимо с QC 3.0, и которому требуется обеспечить большую (несколько суток) автономность, все-таки таскать с собой кирпич на 20000 мА·ч просто на всякий случай вряд ли рационально.

 

Аккумулятор Tronsmart PBT20+

 

Аккумулятор Tronsmart PBT20+ упакован в приятно выглядящую и крепкую коробку с магнитными фиксаторами крышки.

Рассмотрев коробку со всех сторон, можно узнать, как выглядит продукт и что он умеет.

В комплект входит сам аккумулятор, короткий плоский кабель USB-A на Micro-USB и тканевый мешочек, практическая польза которого заключается в том, что он может защитить порты от грязи и не дать потеряться кабелю.

Аккумулятор представляет собой «кирпич» со скошенными краями. Материал корпуса — это пластик (указано, что это поликарбонат), имеющий снаружи приятное на ощупь резиноподобное покрытие (типа  Soft-touch). Весит аккумулятор 407 г при габаритах 151 на 79,5 на 26 мм. Сверху на корпусе: логотип и четыре отверстия, сквозь которые просвечивают четыре неярких светодиодов белого свечения. Количество светодиодов соответствует уровню заряда, при зарядке аккумулятора крайний светодиод медленно мигает.

Снизу указаны емкость и способности портов, правда, придется разбираться, что такое Input1/2 и Output1/2/3. 

Все четыре порта расположены на одном торце, но не сказать, что тесно. Сбоку — кнопочка включения, но пользоваться ей придется редко, так как аккумулятор автоматически определяет подключение нагрузки.

Итак, для протокола, заявлено, что:

Входы (через что заряжаем сам аккумулятор):

1. Micro-USB — 5 В/3 А или 9 В/2 А или 12 В/1,5 А.
2. USB-C — 5 В/3 А.

Выходы (через что аккумулятор заряжает):

1. USB-A (зеленый) с поддержкой QC 3.0 — 5-6,5 В/3 А или 6,5-9 В/2 А или 9-12 В/1,5 А.
2. USB-A (серый) с поддержкой VoltiQ — 5 В/2,4 А.
3. USB-C — 5 В/3 А.

Как несложно заметить, USB-C может работать как на прием тока, так и на отдачу. Да, и VoltiQ — это технология, которая должна помогать порту мимикрировать под родную зарядку (как правило, перебираются варианты подтяжки/замыкания линий данных, соответствующие разнотоковым зарядкам Apple, Samsung и отвечающим стандарту DCP Short Mode), чтобы максимизировать зарядный ток при обычных 5 В напряжения. При этом поддержка QC не исключает и поддержку VoltiQ на том же порту. Отметим, что технологии на подобии VoltiQ не являются панацеей. Иногда установившийся зарядный ток меньше максимально возможного, то есть устройства между собой не «договариваются», и бывают ситуации, когда при подключении разряженного устройство зарядка с VoltiQ (или другим фирменным названием) впадает в бесконечный цикл перебора из-за особенностей поведения нагрузки, и устройство не заряжается, только включается и отключается.

 

Двухпортовый сетевой адаптер W2TF

 

Заряжать этот накопитель энергии на 74 Вт·ч мы будем с помощью двухпортового сетевого адаптера W2TF той же марки Tronsmart. Упакован адаптер в небольшую коробочку из тонкого картона, оформленной в похожем стиле.

На обоих портах нам обещают поддержку QC 3.0 (с обратной совместимостью до QC 2.0) и VoltiQ с током до 2,4 А. На практике последнее обычно означает имитацию зарядки для iPad мощностью в 12 Вт.

Сама зарядка относительно небольшая (107 на 48 на 25,5 мм по данным производителя) и нетяжелая (105 г), настолько, что ее еще не боязно оставлять торчащей из розетки на стене. Условно на лицевой поверхности есть выдавленный логотип и несквозной паз, через который зеленым просвечивает неяркий индикатор питания.

 С другой стороны расписаны возможности.

Порты находятся на противоположном от вилки торце, и достаточно разнесены друг от друга.

В случае работы в режиме QC 3.0 зарядка должна выдавать 3,6-6,5 В/3 А, или 6,5-9 В/2 А, или 9-12 В/1,5 А максимум (шаг напряжения 0,2 В). Суммарная максимальная мощность зарядки равна 36 Вт.

 

Нагрузочные тесты

Основные участники собраны, приступим к тестированию, пусть и не подробному, так, ознакомительному. Сначала разберемся с нагрузочной способностью, определим, какую мощность могут относительно долговременно (несколько минут) отдавать аккумулятор и зарядка. Для нагрузки в режиме QC 3.0 использовался простенький триггер, на подобии такого:

 

Собственно нагрузкой служил самодельный двухканальный стенд с лимитом в 4 А на каждый канал.

Начнем с аккумулятора Tronsmart PBT20+. Начальный ток составляет 50 мА.

Порт	Макс ток, А	Начальное напряжение, В	Конечное напряжение, В
QC 3.0	2,0	12,0	11,85
VoltiQ	3,26	5,15	4,96
USB-C	3,3	5,14	4,64

Напряжение измерялось у входа в нагрузку, поэтому падение на кабеле не учитывалось, но в случае портов QC 3.0 и VoltiQ провода были короткими и толстыми, так что падение на них было минимальным, вот в случае USB-C дополнительно был использован недлинный переходник на USB-A, видимо, из-за него просадка по напряжению оказалась относительно большой. В целом аккумулятор с запасом отрабатывает заявленные характеристики. Пульсации можно оценить по картинкам ниже. Заметим, что для оценки пульсаций нельзя использовать активную нагрузку из-за взаимного влияния обратный связей в источнике и нагрузке, поэтому использовались нагрузки в виде наборов достаточно мощных резисторов. График для нагрузки 5 В / 1,5 А (порт VoltiQ):

И для 12 В/1,5 А (порт QC 3.0):

Масштаб по горизонтали в данном случае одинаковый — 1 мкс / деление. Интерпретировать их сложно, но, видимо, ничего страшного на графиках не присутствует.

Практика:

Устройство	Порт	Напряжение, В / ток, А (примерно)
iPad (не Pro)	QC 3.0 или VoltiQ	5 / 1,5
Смартфон BQ Aquaris V Plus	QC 3.0	6 / 1,8
Смартфон BQ Aquaris V Plus	VoltiQ	5 / 1,4
Планшет Google Nexus 7 (2013)	QC 3.0	5 / 1,2
Планшет Google Nexus 7 (2013)	VoltiQ	5 / 1
Смартфон Huawei P20	QC 3.0	9 / 1,3
Смартфон Huawei P20	VoltiQ	5 / 0,8

Отметим, что даже не в режиме QC 3.0 зеленый порт на аккумуляторе выдавал чуть большее напряжение и чуть больший ток. Попавшийся под руку тестер Power-Z  KT001 показал, что оба порта USB-A могут имитировать зарядку Apple на 12 Вт (ток до 2,4 А) и DCP Short Mode (ток до 1,5 А), а порт VoltiQ (то есть подписанный как VoltiQ) также может работать в режиме Samsung 2 А.

Минимальный ток, который аккумулятор может отдавать, составляет порядка 50 мА, но при этом индикаторы уже гаснут. При токе в 25 мА аккумулятор отключается, а при токе в 100 мА индикаторы уже не отключаются (значения приблизительные).

Теперь попытаемся нагрузить сетевой адаптер W2TF. Начальный ток составляет 50 мА.

Режим	Макс ток, А	Начальное напряжение, В	Конечное напряжение, В
Без QC 3.0, одновременно оба	4,0*	5,12/5,11	5,00/4,89
QC 3.0, только один порт	4,0*	12,42	11,86

Неплохо, зарядка с заявленной мощностью в 36 Вт какое-то время может выдавать до порядка 48 Вт. Может больше смогла бы, но ограничением послужил используемый стенд и отсутствие второго триггера QC 3.0.

Пульсации. График для нагрузки 5 В / 1,5 А:

И для 12 В/1,5 А (в режиме QC 3.0, разумеется):

 Практика:

Устройство	Напряжение, В / ток, А (примерно)
iPad (не Pro)	5 / 1,5
Смартфон BQ Aquaris V Plus	6 / 1,8

Тестер Power-Z  KT001 показал, что зарядка может имитировать зарядку Apple на 12 Вт (ток до 2,4 А), DCP Short Mode (ток до 1,5 А) и режим Samsung 2 А.

Почему Power-Z  KT001 в автоматическом переборе не определяет QC 3.0/2.0 — непонятно.

В целом аккумулятор Tronsmart PBT20+ и зарядка W2TF выдают как минимум заявленные нагрузочные характеристики в режимах QC 3.0 и в обычном 5-ти вольтовом.

 

Определение реальной емкости

 

Первый тест на разряд мы проводили в обычном режиме с напряжением 5 В и током в 1 А, то есть в весьма щадящем для аккумулятора такой емкости режиме. Аккумулятор разражался почти 14 часов и итоговая емкость составила 71 Вт·ч, или 96% от заявленных 74 Вт·ч. Это очень хорошо, с учетом того, что обычно приводят суммарную емкость элементов, а не ту, которую отдает аккумулятор на нагрузку в реальных условиях.

Далее мы разрядили аккумулятор в режиме QC 3.0 при 12 В и токе в 1,5 А. Емкость оказалась существенно ниже,  порядка 64 Вт·ч или 86,5% от номинальной. При разрядке таким током корпус аккумулятора локально нагрелся до 53 градусов:

Сразу после этого теста мы зарядили аккумулятор от зарядки W2TF в режиме QC 3.0. На это потребовалось примерно 5 ч 8 мин. При заряде в таких условиях аккумулятор грелся уже чуть меньше, локально до 45-46 градусов:

Зарядка W2TF оставалась чуть теплой:

В аккумулятор получилось закачать всего 62 Вт·ч. В конце заряда индикаторы уже не мигали, но ток заряда был выше нуля и продолжал плавно снижаться. На значении порядка 75 мА заряд был принудительно остановлен. На графике ниже показаны напряжение и ток при заряде:

Можно сделать вывод о том, что режиме разряда с повышенным током и напряжением придется смирится с некоторым снижением фактической емкости. Вопрос с изменением реальной емкости при последовательных циклах быстрого заряда и разряда, оставим открытым.

Отметим, что в обычном 5-ти вольтовом режиме по порту Micro-USB от разнообразных зарядок не получилось начать зарядку этого аккумулятора током выше 0,5 А, что условно соответствует времени заряда порядка 30 ч. Однако при зарядке по порту USB-C ток составил порядка 2 А, то есть можно ожидать снижения времени зарядки до условно 7,5 часов.

Разборки

Вскрывать аккумулятор желания не появилось, но вот зарядка попала по нож, вернее под отвертку. Корпус удалось вскрыть без сильного вреда для внешнего вида. Впечатление двоякое, с одной стороны хорошая разводка без явных ляпов, хорошая защита от высокого напряжения (воздушный зазор, широкий промежуток на плате между высоковольтной и низковольтной частями, вторичная обмотка трансформатора проводом с тройной изоляцией, разрядные резисторы), хорошее подавление помех (сертифицированные X- и Y-конденсаторы, два индуктивных фильтра на входе), нет экономии на компонентах (с виду качественный электролитические конденсаторы во вторичной цепи).

Но с другой стороны имеет плохое качество монтажа — наплывы припоя, неотмытый флюс и позорно налепленный сверху дополнительный танталовый конденсатор в высоковольтной части.

Отметим, что защитного варистора нет, поэтому при случайном скачке напряжения сгоревшими варистором и предохранителем дело может не обойтись. В низковольтной части за функционирование VoltiQ отвечают неопознанные микросхемы с маркировкой PGZ684. Работу в режиме QC обеспечивают элементы, в основном расположенные на небольшой дочерней плате, стоящей вертикально относительно главной. Вторичное напряжение двумя DC/DC преобразователями понижается до требуемого в текущих условиях на данном порте. Дроссели этих преобразователей можно увидеть сбоку от разъемов USB.

 

Подведем итоги

Формально к работе внешнего аккумулятора Tronsmart PBT20+ и хорошо подходящей ему в пару зарядки W2TF претензий нет. Реальные характеристики, по крайней мере не в стрессовых условиях, даже превосходят заявленные. Небольшое занижение емкости при малой мощности разряда ожидаемо. При быстром разряде емкость существенно снижается, впрочем, это также закономерно. Внешне оба устройства выглядят аккуратно, а покрытие Soft-touch для того, что приходится держать в руках, многим нравится. Вот только внутрь зарядки лучше не заглядывать.

Устройства на тестирование предоставлены магазином GeekBuying.com.

Аккумулятор Tronsmart PBT20+ стоит 2371 руб.

Зарядка W2TF (правда, с британской вилкой) стоит 1185 руб.