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Langsame oder schnelle Aufladung des Telefons oder Smartwatches? Welchen Einfluss haben wir auf die Ladegeschwindigkeit (und Lebensdauer?) der Li-Ion-Batterie im Smartphone usw.?
Eine große Anzahl von Lade Standards, Standard Ladegeräte, langsame, schnelle, Quick Charge, Power Delivery, PPS… Man kann sich in den aktuellen Technologien zum Laden von mobilen Geräten leicht verlieren, jedoch ist es wichtig, die grundlegenden Funktionsweisen sowie den Einfluss des verwendeten Ladegeräts auf die Leistung unserer Geräte zu kennen. Das besprochene Thema werden wir in mehrere Szenarien unterteilen, zusammen mit typischen Fragen und Zweifeln unserer Kunden. Der Artikel behandelt die typische Lade Technik unter Verwendung eines Kabels mit einem USB-A Stecker – das Thema kabelloses, induktives Laden unterliegt zusätzlichen Regeln und Einschränkungen, die Gegenstand eines anderen, zukünftigen Beitrags auf unserem Blog sein könnten.
1. Meine Smartwatch benötigt ein Ladegerät 5V 1A, während auf dem Markt Modelle mit höherer Leistung und Effizienz verbreitet sind. Ich habe Angst, dass ich mein Gerät mit einem Ladegerät 5V 3,4A überhitze.
Typische USB-Ladegeräte 5V sind nichts anderes als Netzteile, die die Stromquelle für das angeschlossene Gerät darstellen. Der wichtigste Aspekt, an den wir denken sollten, ist, dass das angeschlossene Gerät seine Bedingungen an das Ladegerät stellt – mit anderen Worten, es möchte eine bestimmte, im Voraus festgelegte Energiemenge vom Ladegerät beziehen. Ein Gerät, das für ein USB-Ladegerät 5V 500 mA ausgelegt ist, wird genau auf die gleiche Weise und mit der gleichen Geschwindigkeit aufgeladen, selbst wenn wir es an ein Ladegerät anschließen, das mehrere Male schneller und leistungsstärker ist. Auch aus der Sicht des Benutzers steht nichts im Weg, ein solches Gerät mit niedriger Leistung an ein stärkeres Ladegerät anzuschließen – aber nur unter einer Bedingung – nur wenn die Ausgangsspannung beider Ladegeräte identisch ist – im Fall typischer Ladegeräte mit USB-Ausgang beträgt die typische Spannung 5V DC.
2. Das heißt, ein neues, universelles Ladegerät 5V/5A lädt jedes weniger anspruchsvolle Gerät sicher und optimal auf – sogar solche, die maximal 5V/0,5A benötigen?
Ein qualitativ hochwertiges, theoretisch viel leistungsstärkeres USB-Ladegerät wird solche Geräte genau auf die gleiche Weise und ebenso schnell aufladen, solange seine Ausgangsspannung (5V) die gleiche ist wie die des Original-Ladegeräts.
Von dieser Regel kann es einige Ausnahmen geben, die jedoch nur nicht zertifizierte und potenziell gefährliche Geräte betreffen, bei denen der Hersteller nicht für eine ordnungsgemäße Kontrolle des Ladevorgangs gesorgt hat.
Die Verwendung eines schwächeren Ladegeräts hat nur einen potenziellen Vorteil. Ein starkes Ladegerät, das unter sehr niedriger Last – etwa 5% oder 10% seiner maximalen Leistung – arbeitet, wird mit einer relativ niedrigen Effizienz arbeiten – das bedeutet, dass etwas mehr Energie, die aus dem Stromnetz bezogen wird, in den Schaltkreisen eines solchen Ladegeräts verloren geht.
3. Mein Telefon hat ein superschnelles Laden von 80W – es lädt den Akku in weniger als einer halben Stunde auf. Ich mache mir Sorgen um die Lebensdauer des Akkus, zumal es nicht einfach ist, ihn zu wechseln.
Tatsächlich sind fast alle derzeit verfügbaren Smartphones mit Lösungen ausgestattet, die das Laden des eingebauten Akkus beschleunigen. Trotz der Zusicherungen der Hersteller, dass dies keinen Einfluss auf die Lebensdauer des Akkus hat, gibt es berechtigte Bedenken, dass eine solche Behandlung des Akkus dessen Haltbarkeit negativ beeinflussen könnte. Ich werde hier die grundlegenden Argumente anführen, die die obige These unterstützen. Höhere Ladeströme führen zu höheren Temperaturen der Komponenten und des Akkus selbst. Wie allgemein bekannt ist, ist eine erhöhte Temperatur eines der Hauptkriterien, die einen direkten Einfluss auf die schnellere Abnutzung von Akkus, Batterien und allgemein Elektronik haben. Darüber hinaus müssen wir uns bewusst sein, dass nur ein qualitativ hochwertiger Akku mit niedriger Innenwiderstandsfähigkeit in der Lage ist, Energie schnell aufzunehmen und abzugeben. Ein Anstieg des Widerstands des Akkus, der mit seiner natürlichen Abnutzung verbunden ist, wird zu einem noch größeren Anstieg der Temperatur während des Ladevorgangs führen, was wiederum zu einer noch schnelleren weiteren Abnutzung führen wird. Die Ladeleistung eines solchen Akkus wird irgendwann erheblich eingeschränkt (Sicherheitsmechanismen werden aktiviert) und trotz ähnlicher Ladezeiten wird der Akku bereits eine deutlich reduzierte nutzbare Kapazität haben – davon gibt es kein Zurück, und ein solcher Akku wird nur zum Austausch geeignet sein.
Der typischste Mechanismus zur Beschleunigung des Ladevorgangs besteht darin, eine höhere Spannung als 5V zu verwenden – z.B. 9V oder 12V – um solche Ladebedingungen zu erreichen, müssen wir ein entsprechendes, kompatibles Ladegerät haben, das die Ladebedingungen mit unserem Telefon aushandelt und die optimalen (in der Regel möglichst schnellen) Ladegeschwindigkeiten festlegt. In einer typischen Situation haben wir keinen großen Einfluss auf die Ladegeschwindigkeit – um ein solches schnelles Ladegerät „zu verlangsamen“, ist eine universelle Lösung die Verwendung eines einfacheren, minderwertigen Kabels, das nur Ladefunktionen hat – ohne Datenübertragung – jedoch sind solche Kabel im Zeitalter von USB-C-Geräten selten.
In einer solchen Situation bleibt die Verwendung eines anderen, standardmäßigen Ladegeräts, das eine Ausgangsspannung von 5V DC hat – z.B. Modelle wie everActive SC–100, SC–200, SC–300, SC–400. Nach dem Anschluss eines solchen Standard-Ladegeräts sollte das angeschlossene Gerät nicht mehr Ladeleistung aushandeln als 10-12W, was bereits eine relativ niedrige Leistung für die derzeit in Smartphones verwendeten Akkus ist.
4. Ich habe ein standardmäßiges, aber sehr leistungsstarkes USB-Ladegerät everActive SC–400 5V 5A gekauft, das ist doch immer noch ein hoher Strom und bis zu 25W Leistung – ist das nicht immer noch zu viel für meine Geräte?
Wie wir in Punkt 1 geschrieben haben, entscheidet nicht das Ladegerät, sondern das Gerät, wie viel Strom es vom Ladegerät beziehen wird. Kein beliebtes Smartphone wird mehr als 2-2,4A von einem Standardausgang 5V eines solchen Ladegeräts beziehen, selbst wenn das Ladegerät über größere Möglichkeiten verfügt. Darüber hinaus wird die Verwendung eines längeren Kabels oder eines solchen mit schlechteren elektrischen Eigenschaften den Ladevorgang zusätzlich verlangsamen.
5. Ich möchte die Lebensdauer des Akkus in meinem Telefon maximal verlängern, deshalb plane ich den Kauf eines langsamen USB-Ladegeräts mit 5W 5V/1A.
Auf den ersten Blick ist das keine schlechte Idee – ein solches Ladegerät wird nicht in der Lage sein, signifikant höheren Strom abzugeben, selbst wenn das Gerät versucht, dies zu erzwingen, sodass wir tatsächlich auf diese Weise die Ladegeschwindigkeit des angeschlossenen Telefons begrenzen.
Dies hat jedoch andere mögliche Konsequenzen – das Ladegerät 5V/1A wird an der ständigen Grenze der Überlastung arbeiten, wenn es ein Gerät mit 2A Strom versorgt. Das Ergebnis wird eine erhöhte Betriebstemperatur eines solchen Ladegeräts sein, und im Extremfall eine schnellere Abnutzung oder sogar Beschädigung.
Wenn die Stromleistung des verwendeten Ladegeräts niedriger ist als die tatsächlichen Anforderungen unseres Geräts, kann dies auch andere Anomalien verursachen – einschließlich Fehlfunktionen oder das Trennen des angeschlossenen Geräts.
6. Meine Smartwatch wird mit einem Ladegerät 5V/1A geliefert, ich denke, das ist zu viel für so einen kleinen Akku – sollte ich nach einem Ladegerät 5V/0,5A suchen?
Wie wir in Punkt 1 beschrieben haben, ist eine solche Smartwatch für eine bestimmte Ladegeschwindigkeit ausgelegt, und unabhängig davon, welches Ladegerät wir anschließen, wird die Ladeleistung nicht höher sein als die, die vom Hersteller vorgesehen wurde. Ob es niedriger sein wird – nicht unbedingt – eine typische Smartwatch oder ein Smartband zieht normalerweise nicht mehr als 0,2-0,5A von einem typischen Ladegerät, unabhängig davon, ob es sich um ein Ladegerät 0,5A, 1A oder 3A handelt.
Zusammenfassung
Wenn wir tatsächlich Bedenken hinsichtlich einer zu schnellen Ladegeschwindigkeit unseres Telefons haben, ist es eine vernünftige Lösung, ein standardmäßiges USB-Ladegerät mit einer begrenzten Ausgangsspannung von 5V zu kaufen – solche Modelle sind z.B. die Modelle everActive SC–100, SC–200, SC–300, SC–400. Ein Telefon, das von einem solchen Standard-Ladegerät gespeist wird, wird nicht mit einer Leistung von mehr als 5-12W aufgeladen, unabhängig von der Schnellladungstechnologie, die vom Hersteller unseres Smartphones implementiert wurde.
Im Fall von Smartwatches oder Smartbands ist die Sache noch einfacher, da diese Geräte von vornherein eine begrenzte Ladegeschwindigkeit haben und selbst keine ausgeklügelten Schnellladungstechnologien unterstützen – hier können wir praktisch jedes USB-Ladegerät verwenden, und das Ergebnis wird ähnlich sein.
Denken wir jedoch daran, dass das Ladegerät nicht schwächer sein sollte als die minimalen Anforderungen unseres Geräts – wie wir in Punkt 4 beschrieben haben – die Verwendung eines Ladegeräts mit niedrigerer Stromleistung kann zu einer erheblichen Überhitzung und einem Betrieb unter suboptimalen Bedingungen für das Ladegerät und das angeschlossene Gerät führen. Bei Geräten, die über einen USB 5V-Anschluss betrieben werden, steht jedoch nichts im Weg, ein Ladegerät mit höherer Stromleistung zu verwenden – die einzige negative Konsequenz könnte eine etwas geringere Effizienz des Ladegeräts sein – gemäß Punkt 2.
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Empfohlene, standardmäßige USB-Ladegeräte 5V DC, die in unserem Großhandel erhältlich sind:
everActive SC-100 1xUSB 1A wall charger for phone/smartphone
everActive SC-100B 1xUSB 1A wall charger for phone/smartphone
everActive SC-200 1xUSB 2.4A wall charger for phone/smartphone
everActive SC-200B 1xUSB 2.4A wall charger for phone / smartphone
everActive SC-300 3xUSB 3.4A wall charger for phone / smartphone
everActive SC-400 4xUSB 5A wall charger for phone/smartphone
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OK, to dlaczego w instrukcji producent zastrzega - "ładowarkę do 2 A
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To pytanie do producenta urządzenia. Od strony technicznej zdanie w takiej formie nie ma uzasadnienia.
Wartość 2A to już dość wysokie natężenie bliskie maksymalnemu (2.4A) dopuszczalnemu z typowego, pojedynczego wyjścia USB 5V. Także trochę niezrozumiały jest taki zapis - takie ograniczenie jest w zasadzie nieskuteczne - praktycznie nie wyklucza zastosowania żadnej ładowarki.
Przy mniejszych wartościach - np. zapisie w instrukcji wartości 0,5A, czy 1,0A można się zastanawiać, co producent miał na myśli - albo dba o wysoką efektywności procesu ładowania - o tym wspominamy w artykule, albo boi się, że jeżeli w trakcie ładowania zawiedzie układ ładowania w jego urządzeniu to takie podłączone źródło zasilania zostanie zwarte - wówczas prąd zwarciowy 2,4A dla elektroniki jest na pewno bardziej destrukcyjny niż 1A - jednak to już wtórne następstwa już po wystąpieniu awarii w podłączonym urządzeniu. Subiektywnie takie zapisy oceniam jako dodatkowe zabezpieczenie producenta urządzenia, które może przy okazji świadczyć o wątpliwej jakości układu ładowania w samym urządzeniu.
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