В вашей сумке лежит целая коллекция зарядных устройств: для телефона, планшета или наушников. Знакомо? Скорее всего, так было раньше, а сейчас большинство ситуаций закрывает USB-C. Давайте разберемся, как одно устройство стало спасением для всех гаджетов и посмотрим на ключевые этапы эволюции зарядок. А заодно выясним, почему одни кабели работают вечно, а другие ломаются спустя месяц и как правильно ухаживать за батареей, чтобы она служила дольше. Детали под катом.

Хаос разъемов — зачем все так запуталось

Путь зарядок начинается на заре мобильной связи. В 1983 году телефоны вроде Motorola DynaTAC 8000X использовали зарядные устройства с отдельной базой. Они были громоздкими, заряд полного аккумулятора занимал около десяти часов, а хватало его примерно на 30 минут разговора. 

В те времена стандартов не существовало, и производители создавали собственные решения, ориентируясь на дизайн технологии и защиту экосистемы. А продажа «фирменных» аксессуаров была приятным бонусом к доходам. Если зарядка терялась или выходила из строя, пользователь не мог просто купить ту, что подешевле. Он вынужден был приобретать фирменное устройство того же производителя и с тем же разъемом.

Затем наступил этап интегрированных зарядных устройств. В 90-х Nokia и другие компании начали выпускать телефоны с портативными зарядками в комплекте. Все бы ничего, но если вам больше 20, вы наверняка помните, что раньше сетевой адаптер и кабель были связаны вместе. Это создавало проблемы для пользователей: в случае поломки кабеля требовалось менять зарядное устройство целиком. Сейчас таких проблем нет, поскольку зарядки состоят из двух компонентов, которые можно менять по отдельности.

Зарядки для Nokia отличались фирменными тонкими разъемами разной формы, которые неоднократно менялись — от 3.5мм шестиконтактного переходника до более широких и удобных штекеров AC-3, AC-4, AC-5, предназначенных для конкретных серий телефонов. Устройства Nokia отличались хорошей надежностью, однако частная стандартизация создала немало проблем с совместимостью. В результате смена телефона вынужденно приводила к необходимости менять и зарядное.

К 00-м на рынке была уже настоящая неразбериха с разъемами. Производители телефонов предпочитали использовать собственные коннекторы, чтобы удерживать пользователей внутри своих экосистем. 

Это обеспечивало дополнительный доход от продажи фирменных аксессуаров, а также позволяло создавать устройства с уникальным дизайном и функциональностью. В итоге пользователи сталкивались с проблемами совместимости: в быту накапливалось множество кабелей и зарядников, что было неудобно и способствовало росту электронных отходов (e-waste).

Samsung в конце 90-х не был исключением. Телефоны снабжались крупными двух- и трехрядными разъемами («лапы» или 18-пин, 24-пин), часто с плоской-«гребенкой» или двумя рядами контактов, которые подходили только к моделям определенной серии и зачастую совмещали функции зарядки, передачи данных и гарнитуры. В итоге снова: хочешь зарядить — ищи родной кабель.

В начале 00-х появился крохотный круглый разъем с центральным штырем — отдельный порт только под зарядку, напоминавший аналогичные у Nokia, Siemens и Sony Ericsson. На рынке также встречались модификации с двумя и даже тремя выводами для увеличения тока или поддержки дополнительных функций. Однако стандартизации между моделями не было: даже близкие по внешнему виду разъемы могли отличаться по разводке контактов.

Потом, с приходом тонких раскладушек и первых смартфонов середины нулевых, вышел плоский мультиразъем, широкая «гребенка» с кучей контактов. Он умел сразу и питать, и передавать данные, и тянуть гарнитуру. Но удобство заканчивалось на границе бренда: внутри производителя разъем постепенно унифицировали — теперь одно устройство работало с разными моделями производителя. А между вендорами совместимости по-прежнему не было. Классическая история эпохи «каждому — свой штекер». Похожий мультиразъем был как у Apple, так и Samsung, но кроме схожести ничего их не связывало.

В 2003 году Apple представила 30-контактный коннектор для зарядки и передачи данных на iPod, позже ставший стандартом для iPhone и iPad вплоть до 2012 года.

Кого-то сейчас охватит ностальгия, и он вспомнит свой Iphone 4. Эта характерная «лопатная» зарядка — не только наследие эпохи iPod, но и символ целого десятилетия айфономании. В рюкзаках жили полусломанные белые шнуры и проводные наушники.

Selectel Tech Day — 8 октября

Разберем реальный опыт IT-команд, технический бэкстейдж и ML без спецэффектов. 15 стендов и интерактивных зон, доклады, мастер-классы, вечерняя программа и нетворкинг. Участие бесплатное: нужна только регистрация.

Зарегистрироваться →

Массовая стандартизация 

Появление USB-A в 1990-х стало важной вехой в массовой стандартизации зарядок благодаря инициативе нескольких крупных компаний, среди которых Intel, Microsoft и IBM. USB-A задумывался как универсальный интерфейс для подключения периферийных устройств к компьютеру, призванный заменить множество разъемов, включая серийные и параллельные порты. 

Коннектор USB-A имел плоскую прямоугольную форму с четырьмя контактами, для питания и данных. Его главной особенностью была надежность и простота, но при этом он был не реверсивен, требовал правильного направления при подключении, что доставляло неудобства пользователям.

Дальнейшее развитие стандарта привело к появлению mini-USB, который впервые стал применяться примерно в 2005 году. Этот разъем был уменьшенной версией USB-A и предназначался для компактных портативных устройств: цифровых фотоаппаратов, MP3-плееров и смартфонов. На этапе USB 2.0 разработчики заложили новые миниатюрные форматы — формально стандарты Mini-A и Mini-B.

Если грубо: разъемы делятся на «A» и «B» — одно для хоста/адаптера, другое — для периферии. Но чтобы не было слишком просто, у каждого типа есть три размера:

• Типа А (стандартные). Такие порты устанавливают на хостовые и зарядные устройства. Тут бывают «обычный» (самый распространенный 12×4 мм, четыре контакта), mini (примерно 7×3 мм, пять контактов) и micro (еще компактнее 7×2 мм, пять контактов).

• Типа B (узкие). Гнездами этого вида оснащают периферийное оборудование. Для «утюгов» периферии: обычный (7×8 мм, четыре контакта), mini (3×7 мм, пять контактов) и micro 2×7 мм, пять контактов).

Mini-USB дал нам компактность — и массу проблем в придачу. Казалось, хороший ход: маленький штекер, меньше места в корпусе. На практике фиксация в гнезде устройства была не на высоте, так что при интенсивном использовании ломался не дешевый шнур, а сам разъем в гаджете — радости мало. К тому же рынок требовал, чтобы корпусы были еще тоньше и аккуратнее, и mini уже не тянул.

Заменой mini-USB стал micro-USB (2007 год). Он стал существенно меньше mini в размерах и более прочным. Помимо компактности micro-USB обладал возможностью работы в режиме USB On-The-Go (OTG), что позволяло девайсам выступать в роли хоста для периферии — например, подключать флешки напрямую к смартфону. 

Micro-USB выдерживал около 10 000 циклов подключения и отключения — больше, чем mini-USB. А улучшенная форма с защелками давала больше надежности.

Несмотря на улучшения, micro-USB оставался односторонним — втыкать приходилось «на глаз», в темноте или по прикосновению часто получались царапины или погнутые контакты. При этом micro-USB имел ограничения по мощности и пропускной способности. Это было не очень удобно при использовании устройств, требующих быстрой зарядки.

Кстати, чтобы хоть как-то упорядочить бардак с коннекторами, в этом же году micro-USB был признан общим стандартом зарядных портов (ITU). Это сильно сократило разнообразие «фирменных» штекеров и дало пользователю одно большое преимущество: меньше кабелей в ящике. Но технические ограничения micro-USB в итоге подталкивали индустрию к следующему шагу — именно отсюда пошло дальнейшее развитие, которое привело к реверсивным и более мощным стандартам.

Параллельно с развитием USB в 2012 году Apple представила свой собственный разъем Lightning, который стал использоваться в iPhone и других устройствах компании. Lightning имел компактный восьмиконтактный дизайн, был полностью реверсивным, что заметно улучшило удобство подключения.

Однако он оставался закрытым клубом стандартом, доступным только для сертифицированных производителей по программе MFi (Made for iPhone/iPad). Это позволяло Apple контролировать не только качество аксессуаров, но и получать дополнительный доход от продажи лицензий. Удобство для владельцев iPhone — да, но унификация рынка — нет: без переходника Lightning и USB жили бы в разных мирах.

Быстрые зарядки и их логика

Зарядка телефона уже давно перестала быть скучным серым блоком — это тема, которая вызывает споры на форумах и целые рекламные кампании. Все пошло от стремления увеличить мощность, подаваемую на аккумулятор, при ограничениях стандартного USB-источника питания. 

Основной принцип быстрой зарядки — повышение либо напряжения, либо силы тока (или и того, и другого), чтобы за более короткое время передать больший запас энергии. В классическом USB-питании используется напряжение 5 В с током до 2 А, что дает примерно 10 Вт мощности. Чтобы ускорить зарядку, производители начали применять схему с повышенным напряжением, например 9 В, 12 В и выше, либо повышенный ток при сохранении стандартного напряжения.

Формула:
Энергия (Вт) = напряжение (В) × ток (А)

Есть два подхода. Первый — ступенчатое повышение напряжения: зарядник подает сначала 5 В, потом 9 В, 12 В и так далее, классика для многих алгоритмов Quick Charge и им подобных. Второй — «низкое напряжение + большой ток»: понизили В, повысили А. Энергия идет широким потоком (так работают схемы VOOC/SuperVOOC). Минус такого подхода — нужны толстые качественные кабели, иначе сопротивление съест часть выигрыша.

Преимущество таких протоколов — время зарядки. По рекламе многих компаний, аккумулятор может заряжаться до 50–70% за первые 15–30 минут. На деле же есть подводные камни: больше напряжения и тока — больше тепла. А тепло убивает батареи, снижает срок службы и требует аккуратной схемотехники для отвода тепла и контроля зарядного процесса. 

Еще один побочный эффект — фрагментация: разные вендоры придумывают свои протоколы и часто требуют «родные» кабели/блоки питания. Итог — не всякая «быстрая» зарядка будет быстро работать с любым телефоном, иногда устройство просто перейдет на безопасный режим с меньшей мощностью. И да, безопасность и сертификация здесь критичны: некачественная электроника может привести к перегреву и проблемам.

Победа универсала — USB-C + Power Delivery

USB-C победил не случайно — он просто устроен удобнее и умнее. Сам разъем оснащен двусторонней (реверсивной) конструкцией с 24 контактами, что позволяет подключать кабель любой стороной, устраняя неудобства предыдущих несимметричных USB-разъемов.

Но настоящая сила в Power Delivery. При подключении зарядка и гаджет договариваются, какое напряжение и ток безопасно подать прямо сейчас. Диапазон: от классических 5 В до 20 В и до ~5 А, то есть до 100 Вт и больше, достаточно и для смартфона, и для ноутбука. PD-negotiation делает это динамически: подросла нагрузка — поменяли параметры; девайс нагрелся — снизили мощность. Все автоматом, без вмешательства пользователя.

В результате USB-C + PD стал универсальным: один адаптер — для телефона, планшета и ноутбука. Это удобно, экономично и экологично, меньше блоков питания, меньше электронных отходов. А еще USB-C умеет передавать не только питание, но и данные с высокой скоростью. Это не удивительно, стандарт создавался с акцентом на передачу до 10 Гбит/с и выше при использовании USB 3.1 Gen 2 и новее. Для сравнения, Mini-USB работал со скоростью передачи данных USB 2.0 — до 480 Мбит/с, это уступает возможностям USB-C. Поэтому он вырос из «просто зарядки» в универсальный порт для всего. 

Как заботиться о батарее

Забота о литий-ионной батарее — это не только «не юзать ноунейм-зарядки» и «держать кабели целыми». Есть еще реальные советы компаний, которые продлевают жизнь аккумулятора и уберегают его от преждевременной смерти.

Samsung на своем сайте рекомендует делать так. Во-первых, не высаживайте батарею в ноль. Глубокий разряд до 0% — это почти гарантированный удар по химии внутри аккумулятора. Оптимальный режим — подзаряжать, когда заряд падает до 20%, и не заряжать устройство выше 85-90%. Полный заряд под нагрузкой создает лишнее напряжение внутри батареи, а это ускоряет ее старение.

Температурный режим — один из важнейших факторов. Перегрев и сильный холод одинаково вредят аккумулятору. Оптимальная температура для зарядки литий-ионных аккумуляторов 20–25 ℃. При этом батарея сохраняет от 85% до 96% своей первоначальной емкости в течение первого года эксплуатации. Если же регулярно подвергать устройство воздействию высоких температур от 25 до 40 ℃ и заряжать до 100%, то емкость аккумулятора может снизиться до 65% уже спустя год. Играть на смартфоне или гонять рендер на зарядке — худший сценарий: тепло убивает батарею быстрее всего. Лучше дать гаджету передохнуть и остыть, чем греть его до состояния «мини-сковородки», хотя ничего страшного не случится, если ответить на пару сообщений.

Аксессуары тоже решают. Поддельные зарядники и дешевые кабели без защиты могут выдавать нестабильное напряжение, вызывать скачки тока и даже коротить. Тут уже речь идет не только о деградации батареи, но и о безопасности. Современные кабели USB-C с e-marker и адаптеры с интеллектуальными контроллерами реально защищают устройство. Так что лучше один раз купить нормальный адаптер, чем потом менять батарею.

Не забывайте и про софт. Производители обновляют прошивки, в том числе оптимизируя энергопотребление и зарядные алгоритмы. Это скрытая, но очень важная часть заботы о батарее: с новыми патчами устройство может бережнее заряжаться и медленнее стареть.

В комментариях делитесь своими ностальгическими мыслями и о том, у кого какая была зарядка раньше.