Mobil förklarar: Så funkar snabbladdning

Egentligen kanske vi ska börja med att förklara standard-laddning, för det finns ingen självklarhet i att det skulle finnas något sådant. För, säg, 15 år sedan hade varje tillverkare en egen laddstandard, med egen kontakt till telefonen och en laddare där sladden var fast monterad i transformatorn som sattes i väggen. Eftersom det fanns ett behov av att kunna koppla mobilen till datorn också, till exempel som modem innan bluetooth och wifi-hotspots fanns, eller för att synka och göra backup, fanns ofta en datasladd att köpa till. När så småningom USB-standarden infördes blev den standard för denna dataanslutning. Eftersom USB även kunde leverera ström för att driva till exempel möss och tangentbord var det sedan en naturlig utveckling att slå ihop två kontakter till en och spara på komponenter och utrymme i mobilen.

Inom Android-världen standardiserade man tidigt på Micro USB som laddkontakt, medan Apple hade sin egen kontakt, men det viktiga var egentligen att sladden var fristående och att det i andra änden satt en USB-kontakt. Själva laddaren blev utbytbar, och kunde om man så vill ersättas av datorns USB-port.

Mobiler för max 2000 kr i jämförande test

Det blev därmed USB-standarden som definierade vad som var standard-laddning. Hur mycket ström som kan levereras över USB har ökat med tiden medan spänningen hela tiden har varit 5 volt. I praktiken blev 5 volt och en ampere, det vill säga 5 watt de facto-standard för laddning. I dag klarar dock alla Androidmobiler, tack vare att USB-porten i bägge ändar följer standarderna, att ladda med minst den dubbla strömstyrkan, det vill säga 10 watt.

Vad är snabbladdning?

I stora drag är tiden det tar att ladda batteriet direkt proportionellt med effekten du laddar med, och det är därför högintressant att öka på watt-talet på laddaren så att din mobil kan gå från tom till halvfull på en fika. Det finns ingen exakt definition av vid vilket laddtal som räknas som snabbladdning, men låt oss sätta gränsen vid högre än 10 watt, där inte längre USB-standarden är allenarådande. Faktum är att USB har ett tillval kallat USB Power Delivery, som vid 5 volt kan ge en effekt på upp till 20 watt, men då det är just ett tillval stöds den inte alltid av billigare mobiler.

Vi förklarar: Högre skärmuppdateringsfrekvensPlus

Ur laddarens perspektiv är snabbladdning rätt okomplicerat. Laddaren är en korkad pryl, en transformator vars främsta funktion är att leverera ström och spänning på efterfrågade nivåer. De flesta laddare har därför en uppsättning sådana nivåer, och om man läser det finstilta som står tryckt på laddaren kan man se vilka olika kombinationer av ström och spänning som laddaren kan leverera.

Ur mobilens perspektiv är det inte riktigt lika enkelt, för ju snabbare du laddar batteriet desto varmare blir det, och litiumjonbatterier tar skada om de laddas vid hög värme. I synnerhet gäller det när det sista ska laddas i ett batteri, de sista procenten.

Man kan likna det vid att du vattnar en torr gräsmatta med en vattenslang placerad på ett ställe. I början suger gräsmattan åt sig allt vatten hur mycket du än krämar på, men efter ett tag är jorden närmast slangen mättad och vattnet måste sippra vidare genom jorden för att nå fram till utkanterna. Vrider du på fullt blir gräsmattan bara soggig och förstörd vid kranen utan att vattnet når snabbare till utkanterna.

Om det inte fanns några spärrar mot detta skulle batteriet i din mobil ha märkbart sämre kapacitet efter bara några hundra snabbladdningar. Då det framför allt är när batteriet är nästan fulladdat som det tar skada på detta sätt löser man det genom att variera laddhastigheten under laddningens gång. Det är därför det går snabbare att ladda från 0 till 50 procent än från 50 till 100 procent. Med andra ord kommer mobilen överens med laddaren om vilken av de nivåer laddaren har på sin meny som den ska ladda med, och denna överenskommelse ändras under laddningens gång. 

Volt eller ampere

Vill du dubbla watt-talet på laddningen kan du antingen dubbla spänningen i volt, strömmen i ampere, eller någon kombination av dessa. Det finns för- och nackdelar med bägge. Höjer du spänningen i stället för strömstyrkan får du mindre resistansförluster, vilket dels betyder att laddsladden kan göras längre, dels att det blir mindre varmt vid laddningen, och värme ville vi ju undvika. Men batteriet laddas alltid med 5 volt oavsett, så då krävs det en extra komponent i mobilen som omvandlar spänningen, och dessutom har vi lämnat usb-standarden bakom oss när vi börjar laborera med olika spänningsnivåer.

Så trots att laddaren inte har något annat jobb än att leverera volt och ampere i fasta intervaller när den blir tillsagd om det finns det i dag en förvirrande mängd olika nivåer på spänning och strömstyrka, och olika tillverkares snabbladdningstekniker är därför inte kompatibla. Dessutom är det inte säkert att USB-sladden är gjord för att tåla den strömstyrka du vill ladda mobilen med, och i värsta fallet kan sladden bli överhettad, så försök att se till att använda den sladd som följde med laddaren.

Vad som händer i praktiken om du ansluter, säg, en Samsungsnabbladdare till en Oneplus-mobil, är att mobilen börjar fråga laddaren efter olika kombinationer av spänning och strömstyrka tills man hittar den högsta gemensamma effekten och laddar med den. Det kommer förmodligen fortfarande bli snabbare laddning än med USB-standarden, men kanske inte så snabbt som laddaren hade klarat om den laddat en Samsung-mobil. I teorin ska mobil och laddare alltid falla tillbaka på USB-standarden om man inte hittar någon annan kombination, men i praktiken har vi råkat ut för kombinationer av mobiler och laddare där man misslyckas helt med att hitta en gemensam laddnivå och mobilen därför inte laddar alls.

Eftersom olika snabbladdningsstandarder egentligen bara är olika kombinationer av spänning och ström, och när och hur man växlar mellan nivåerna, är det inte så spännande att gå igenom vad som skiljer till exempel Oneplus Warp Charge från Samsungs Adaptive Fast Charging. Ofta är det watt-tal som tillverkaren anger att en mobil kan laddas med en tillräcklig fingervisning. En standard är ändå värd att nämnas, och det är Qualcomms Quick Charge. Med undantag för Samsungs toppmodeller och budgetmobiler har ju de flesta Android-mobiler ett Qualcomm-chipset i sig, vilket innebär att just denna snabbladdningsteknik har rätt brett stöd. Quick Charge finns i flera generationer där samtliga är bakåtkompatibla med äldre generationer. I dag är vi uppe i Quick Charge 5, och sedan Quick Charge 4 är den maximala effekten 100 watt.

Nya knep för ännu snabbare laddning

Men varför ser man då sällan eller aldrig 100-wattsladdare till mobilen? Det beror återigen på det här med värmeutvecklingen och att batteriet kan ta skada. Eftersom man måste bromsa laddhastigheten successivt får man minskande avkastning med högre effekt, och ju högre effekt, desto tidigare måste man slå på bromsen. Om det bara är de första 20 procentens laddning man kan ladda med full effekt får man väldigt lite förbättring av att bara öka effekten.

Som tur är har mobiltillverkarna kommit på nya knep för att vrida upp laddhastigheten ytterligare. Ett lika enkelt som självklart knep är att ha två batterier i mobilen. Det går såklart snabbare att ladda ett hälften så stort batteri, och kan du ladda två små batterier parallellt kan du ladda med betydligt högre effekt utan att belastningen på varje batteri blir så stort. En ytterligare bonus är att varje batteri blir mindre, och det blir då mindre resistans som är det som orsakar värmeutvecklingen och gör att man måste bromsa laddningen när den närmar sig full. För att åter ta liknelsen med gräsmattan blir det som att ha två slangar placerade i var sin del av gräsmattan. Dels kan de var för sig ha lägre tryck, dels är det inte lika långt till de bortre hörnen dit vattnet måste sippra.

Detta betyder att man kan fortsätta att ladda med hög hastighet tills batteriet är nästan fullt. Denna teknik använder bland annat Oneplus i sina mobiler. Xiaomi har en liknande lösning som de kallar Middle-Middle-Tab. Här är det bara ett batteri i mobilen, men i stället för att strömmen fylls på från ena änden av batteriet laddas den från mitten och går ut åt bägge håll i batteriet. Rent praktiskt blir det alltså ungefär samma sak som om man hade två batterier.

Med dessa tekniker kommer man upp i laddeffekter på 65 watt eller mer utan att batterierna behöver bli särskilt varma. Batterier på 4500 mAh kan laddas från tomt till fullt på en halvtimme, och än har vi nog inte nått slutet av denna utveckling.

Trådlös snabbladdning

Trådlös laddning är egentligen ett kapitel för sig. Med hjälp av magnetisk induktion för man över energi över korta avstånd. Denna teknik har sin egen uppsättning problem. Man får större energiförluster som blir till värmeutveckling som kan skada batteriet. I grunden är det samma utmaningar i att få upp laddhastigheten som för trådbunden laddning, men nya tillkommer också. Dels för att förlusterna gör laddhastigheten långsammare ampere för ampere, dels för att tekniken i sig skapar nya kompabilitetsproblem. I en sladd behöver man inte fundera så mycket på annat än volt och ampere, men med trådlös överföring med magnetspolar är det betydligt mer som måste passa ihop. Det ska Qi-standarden för trådlös laddning hålla ordning på, men till mobiltelefoner toppar standarden i dag på 15 watt, även om mer är utlovat i framtiden. Xiaomi och Oneplus har trådlösa laddare med betydligt högre effekt än så som klarar av att ladda mobilen riktigt snabbt, men man kan alltså inte räkna med att denna högre hastighet kan utnyttjas av andra tillverkares mobiler.