Jak działa szybkie ładowanie 33 W (11 V/3 A) w telefonach z baterią Li-Ion 5000 mAh?

Mam pytanie w kwestii działania szybkiego ładowania baterii litowo-jonowych. Załóżmy, że mam baterię 5000 mAh o napięciu 3,7 V. Doczytałem, że napięcie ładowania takiej baterii to max 4,2 V, prąd zalecany 0,5-1 C, czyli w moim przykładzie 2,5-5 A. Doczytałem też, że najczęściej stosowany schemat ładowania to CCCV. W moim przypadku maksymalna moc ładowania byłaby 21 W. Mam telefon, który wspiera ładowanie 33 W, wedle instrukcji napięcie 11 V, prąd 3 A. Jak to działa? Czy w tym schemacie po prostu odchodzi się od założenia, że prąd ma wynosić maks. 1 C? I jak ten telefon działa? Ma na wejściu przetwornicę napięcia stałego, która zamienia napięcie i prąd wejściowy na napięcie 4,2 V o tej samej mocy? Bo jak rozumiem, większego napięcia na wejście baterii nie należy podawać?
Pytanie poboczne: jakie jest minimalne napięcie ładowania ogniwa 3,7 V?
AI: Czy Twoje pytanie dotyczy ogólnej zasady działania szybkiego ładowania, czy masz konkretny problem z ładowaniem swojego telefonu (np. przegrzewanie, wolne ładowanie, itp.)?
Pytanie ogólne.

kakadu13 napisał:

Ma na wejściu przetwornicę napięcia stałego, która zamienia napięcie i prąd wejściowy na napięcie 4,2 V o tej samej mocy?

Na mojej:
5 V, 3 A, 15 W
12 V, 1,67 A, 20 W
10 V, 2,25 A, 22,5 W

No, na mojej ładowarce też są różne napięcia i prądy, ale jak to się przekłada na to, co otrzymuje bateria? Przecież nie można przyłożyć 20 V do baterii 3,7 V. Takie jest przynajmniej moje rozumienie tematu.

Ech, znowu trzeba prostować głupoty tworzone przez speców od sprzedawania...
To, co nazywasz ładowarką, to jest zasilacz.
To, co nazywasz baterią, to jest akumulator.
Zasilacz podaje energię do urządzenia. W nim jest ładowarka, która ogranicza prąd i napięcie ładowania akumulatora. To ona decyduje, czy akumulator jest ładowany prądem zalecanym bądź większym (maksymalny prąd ładowania). W większości wypadków nie masz na to wpływu, mimo że układ wyposażony jest w system zarządzania baterią (bzdura, bo nie ma tam baterii, a i zarządzać nią nie możesz, ale nikomu ta bzdura nie przeszkadza).
Różne napięcia i prądu w ZASILACZU są dlatego, że przy napięciu 5 V i prądzie ponad 3 A robią się kłopoty z przesyłem prądu, bo potrzeba dość grubych kabli, żeby się nie grzały. Podniesienie napięcia eliminuje ten problem. Dlatego w zasilaczach standardu "Power Delivery" masz do 120 W mocy przy dość cienkich kablach, ale 20 V napięcia zasilania.
Bardzo dobrze, że myślisz, że dzielisz się wątpliwościami. Już kilka osób próbowało ładować "baterię" "ładowarką" i źle się to skończyło dla akumulatora, czyli "baterii".

kakadu13 napisał:

No, na mojej ładowarce też są różne napięcia i prądy, ale jak to się przekłada na to, co otrzymuje bateria? Przecież nie można przyłożyć 20 V do baterii 3,7 V. Takie jest przynajmniej moje rozumienie tematu.

Nie, źle rozumiesz.
Ładowarka to nie akumulator samochodowy 12 V/60 Ah (taki akumulator może wydać 300 A).
Napięcie na wyjściu ładowarki spadnie po podłączeniu akumulatora 3,7 V.

LEDówki napisał:

W nim jest ładowarka, która ogranicza prąd i napięcie ładowania akumulatora.

Ale chyba musi tez czasem podwyższać prąd przy ograniczeniu napięcia, żeby zachować moc.

LEDówki napisał:

Różne napięcia i prądy w ZASILACZU są dlatego, że przy napięciu 5 V i prądzie ponad 3 A robią się kłopoty z przesyłem prądu, bo potrzeba dość grubych kabli, żeby się nie grzały. Podniesienie napięcia eliminuje ten problem. Dlatego w zasilaczach standardu "Power Delivery" masz do 120 W mocy przy dość cienkich kablach, ale 20 V napięcia zasilania.

Ale przecież czy napięcie 5 V, czy 100 V przy prądzie 3 A, to kable grzeją się tak samo.

Dodano po 1 [minuty]:

CYRUS2 napisał:

Napięcie na wyjściu ładowarki spadnie po podłączeniu akumulatora 3,7 V.

Dlaczego miałoby spadać, przecież w gniazdku sieciowym nie brakuje mocy?

CYRUS2 napisał:

Napięcie na wyjściu ładowarki spadnie po podłączeniu akumulatora 3,7 V.

kakadu13 napisał:

Dlaczego miałoby spadać, przecież w gniazdku sieciowym nie brakuje mocy?

Bo ładowarka jest tak skonstrułowana, żeby spadało.
5 V, 3 A, 15 W
12 V, 1,67 A, 20 W
10 V, 2,25 A, 22,5 W

Podnosi się napięcie żeby dostarczyć więcej mocy do laptopa/tableta/telefonu ale nie pogrubiać kabli. Cyrus2 wykazał ile mocy można dostarczyć do odbiornika. Z tych napięć odbiornik zasila swoje układy i wbudowaną ładowarkę. Napięcie na wyjściu ładowarki - tej prawdziwej, a nie zasilacza nazywanego ładowarką, dostosowuje się do na pięcia ładowanej baterii akumulatorów (laptop) albo jednego akumulatora, co oczywiście nielogicznie nazywane jest baterią 1S albo 1P. To jak łańcuch z jednego ogniwa, albo lina z jednego włókna...
Weźmy jaką latarkę vel. batarejkę/bateryjkę, w której akumulator jest jeden. Do ładowania tegoż akumulatora można zastosować ładowarkę na układzie TP4056. Masz tam analogowy układ scalony stabilizujący prąd i napięcie ładowania. Do tego układ ma różne zabezpieczenia i sygnalizuje stan ładowania świeceniem diod. Układ jest zasilany napięciem 5V z tzw. ładowarki, czyli z zasilacza albo z gniazda USB. Co ciekawe nikt nie nazywa komputera ładowarką nawet jeżeli z niego jest ładowany telefon/latarka inne badziewie. Na gniezdach USB będzie 5V, ale napięcie akumulatora (ogniwa wtórnego) będzie sobie rosło w trakcie ładowania tak jak każdego akumulatora (NiCd, NiMH, które nazywane są akumulatorkami... uh, a były robione o pojemnościach dziesiątek albo i setek Ah. Kwasowo ołowiowego - nazywanego celą, a baterie dla niepoznaki nazywane są akumulatorami - bałagan jak się patrzy. Akumulator w telefonie też wszyscy nazywają baterią... żadnej logiki w nazewnictwie nie ma, jest przypadkowość i ignorancja tłumu, albo tłum ignorantów). Weź dokumentację układu TP4056, to może Ci się pojaśni jak działa ładowarka. Języka polskiego nie uczą w szkole podstawowej zbyt dokładnie. W szkołach zawodowych i technikach a nawet na studiach aby student mówił w większości po polsku. Jak nazwie akumulator baterią, to nikt się nie przejmuje.

LEDówki napisał:

Weź dokumentację układu TP4056, to może Ci się pojaśni jak działa ładowarka.

Nie o to pyta autor tematu.

kakadu13 napisał:

Mam telefon, który wspiera ładowanie 33 W, wedle instrukcji napięcie 11 V, prąd 3 A. Jak to działa?

Czy w tym schemacie po prostu odchodzi się od założenia, że prąd ma wynosić maks. 1 C?

I jak ten telefon działa?

kakadu13 napisał:

Jak to działa?

Tam jest jeszcze dodatkowy układ powodujący załączanie tegoż szybkiego ładowania 33W (3A przy 11V).
Natomiast w telefonie/smartfonie jest również układ zwany kontrolerem ładowania, a który na koniec dostarcza napięcie i prąd adekwatne do typu oraz stanu naładowania akumulatora wbudowanego w telefon/smartfon.
Generalnie całość procesu ładowania odbywa się automatycznie.

Kontroler ładowania - znowu nie wiadomo co i jak. Magiczne słowo, a w rzeczywistości to kilka komparatorów, ewentualnie układ czasowy i przetwornica CC/CV albo stabilizator liniowy jak TP4056. Autor Pyta jak to działa, że "ładowarka" podaje duże napięcie, a akumulator ma małe napięcie. Nikt tego lepiej nie wytłumaczy niż producent ładowarki w dokumentacji technicznej. Pojawia się radosne słowotwórstwo, Autor dalej nie wie jak działa zasilacz i ładowarka podłączona do zasilacza.

Wszystkie odpowiedzi są ciekawe i dzięki za nie, ale czy mógłbym uzyskać odpowiedź na następujące pytanie: wiemy już, że ładowarka (ta wewnętrzna w telefonie) obniża napięcie z zasilacza do max. 4.2 V, ale czy podwyższa też prąd? Moja logika mówi, że tak powinno być, bo skoro baterie można ładować 5A, a z zasilacza wychodzą 3A, to powinna podwyższać prąd, skoro ma zapas mocy.

kakadu13 napisał:

wiemy juz ze ladowarka (ta wewnetrzna w telefonie) obniza napiecie z zasilacza do max, 4,2 V, ale czy podwyzsza tez prad?

Generalnie rzecz ujmując: jest to możliwe i jest to jeden z trybów działania.
Nie można tu pomijać zasadniczej kwestii: moc 33W nie oznacza ciągłego i bezwględnego przekazywania takiej mocy do smartfona.
Tymniemniej muszą być spełnione conajmniej trzy warunki: nieprzekraczanie dopuszczalnego natężenia prądu wpływającego do akumulatora, pokrycie strat występujących w układzie ładowarki oraz moc dostarczana przez tzw. ładowarkę (właściwie: zasilacz) musi być wystarczająca.

Gdyby ładowarka sieciowa (czy jakkolwiek to nazwiecie, bo to nazwa potoczna, podobnie jak bateria od angielskiego battery, czy kabel zamiast przewodu) podawała te powiedzmy 120W przy 20V(6A), a telefon nie przetwarzał tego na 120W przy 4,2V (28,5A-chociaż tyle to przy sprawności 100%), to zgodnie z obowiązującymi prawami fizyki(zasada zachowania energii), telefon z przewodem USB musiałby grzać z mocą ponad 100Watów... Nie grzeje z taką mocą, więc raczej przetwarza i to z dość dużą sprawnością, dzięki czemu telefon się nie grzeje, kabel zasilający może być słabej jakości (przy szybkich ładowarkach kabel może decydować w dużym stopniu o szybkości ładowania).

Cechą wspólną szybkiego ładowania jest fakt, że maksymalną moc telefon pobiera tylko jeśli ma rozładowaną baterię(to wynika z tego maksymalnego 4,3V i prawa ohma dla obwodu ogniwa, które wraz z ładowaniem ma wyższe napięcie). Nie wiem jak bardzo ładowanie gigantycznymi prądami ogniwa wpływa na żywotność, ale raczej nie warto tego robić. Dlatego producenci ogniw tego raczej nie zalecają, by utrzymać żywotność. Producentom telefonów raczej zależy, by tej żywotności nie utrzymywać.
I 4,3V chyba jest obecnie standardem już w ładowaniu tych baterii w telefonach. Bo producenci odkryli, że to przyśpiesza ładowanie i zwiększa pojemność, a to że kolejny raz kosztem żywotności... Gwarancja ma 2 lata i nie obejmuje zużycia baterii (która przy prawidłowym ładowaniu po 2latach powinna być jak nowa).

Zasada działania ładowarki, którą Autor zna - pierwsza faza ograniczenie prądu, druga faza ograniczenie napięcia. Funkcję tę realizuje przetwornica obniżająca napięcie z ograniczonym napięciem wyjściowym. Do naładowania w 100% potrzeba jeszcze chwilę potrzymać akumulator lub baterię akumulatorów pod napięciem 4,2 V (4,2 V na ogniwo baterii) do spadku prądu ładowania poniżej pewnej wartości. Tym się różnią scalone ładowarki od prostych przetwornic dostępnych w handlu.
Układ TP4056 nie jest przetwornicą, więc ile prądu na wyjściu, tyle prądu na wejściu. Powoduje to grzanie się układu TP4056. Ładowarki impulsowe są pozbawione tej wady i potrafią przekształcić 20 V 3 A w 5 V 5 A ze stratą mocy kilku procent. Na wejściu dostępna jest moc 60 W na wyjściu odbierane jest 25 W.
Wnikając głębiej w budowę telefonu - może być tak, że jeden układ scalony wytwarza napięcie do zasilania telefonu z napięcia dostarczanego przez zasilacza lub z akumulatora, lub z baterii akumulatorów.