Скільки разів павербанк на 20000 mAh заряджає смартфон

Власник павербанка на 20000 mAh і смартфона з батареєю на 5000 mAh зазвичай розраховує на чотири повні заряджання. Реальний результат у більшості випадків становить близько трьох циклів. Так поводиться і справний павербанк від сумлінного виробника, і причина криється у фізиці перетворення енергії.

Міліампер-години описують заряд, який акумулятор віддає за певної напруги. Без прив'язки до напруги це число нічого не говорить про запас енергії. Тому інженери порівнюють батареї у ват-годинах, і саме цю величину варто шукати на корпусі павербанка перед покупкою.

Ємність елементів і енергія на виході USB

На етикетці павербанка вказують сумарну ємність його літій-іонних або літій-полімерних елементів. Номінальна напруга таких елементів становить 3,6–3,7 В. Енергію рахують за простою формулою: ємність у мА·год множать на напругу у вольтах і ділять на 1000.

Для павербанка на 20 000 мА·год результат дорівнює 20 000 × 3,7 / 1000 = 74 Вт·год. Ця цифра зазвичай надрукована дрібним шрифтом поруч з ємністю, бо її вимагають авіаперевізники під час перевірки ручної поклажі.

USB-порт видає щонайменше 5 В. Перерахунок тих самих 74 Вт·год на напругу 5 В дає 14 800 мА·год. Такий перерахунок описує ту саму енергію за вищої напруги і жодних втрат не містить. Відповідальні виробники друкують на корпусі окремий параметр Rated capacity з позначкою 5 В. Для моделей на 20 000 мА·год він зазвичай становить близько 12 000 мА·год, і в цьому значенні вже враховано втрати власного перетворювача павербанка.

Втрати між павербанком і батареєю телефона

Енергія проходить три етапи. Підвищувальний перетворювач павербанка піднімає напругу з 3,7 В до 5, 9 чи 20 В. Кабель передає струм до смартфона. Контролер заряджання в телефоні знову знижує напругу до рівня його акумулятора і керує процесом. На кожному етапі частина енергії перетворюється на тепло.

ККД якісного DC-DC перетворювача становить 88–95 %, у бюджетних моделях він опускається до 80–85 %. Контролер смартфона втрачає ще 5–10 %. Опір кабелю дається взнаки за великого струму: тонкий провід завдовжки 2 метри при струмі 3 А здатен забрати кілька відсотків енергії. Разом наскрізна ефективність від елементів павербанка до батареї телефона лежить у діапазоні 65–85 %, і для розрахунків зручно брати середнє значення 80 %.

Кількість циклів зменшують також умови експлуатації:

• Нагрівання. За температури понад 40–45 °C контролери обмежують струм, заряджання триває довше, і на тепло йде більша частка енергії.
• Холод. Нижче 0 °C літій-іонні елементи віддають помітно менше енергії, і виробники забороняють заряджати їх на морозі.
• Робота телефона під час заряджання. Увімкнений екран, навігація та мобільний інтернет споживають 2–5 Вт, і ця енергія до акумулятора не доходить.
• Знос елементів. Типовий ресурс батареї павербанка становить 300–500 циклів до падіння ємності на 20 %.
• Саморозряд. Павербанк на полиці втрачає 2–5 % заряду на місяць через хімію елементів і живлення власної електроніки.

Розрахунок кількості заряджань

Флагманські смартфони на Android здебільшого мають батареї на 5 000 мА·год. Їхні елементи заряджаються до 4,4–4,45 В, тому номінальна напруга сягає 3,85–3,88 В, тобто вище, ніж в елементах павербанка. Запас енергії такого акумулятора дорівнює 5 000 × 3,85 / 1000 = 19,25 Вт·год.

Павербанк на 74 Вт·год за ефективності 80 % передає в телефон близько 59 Вт·год. Ділимо на 19,25 Вт·год і отримуємо приблизно 3,1 повного заряджання. Ось як виглядає той самий розрахунок для павербанків іншої ємності.

Розрахунок зроблено для номінальної напруги елементів павербанка 3,7 В, акумулятора смартфона 3,85 В і наскрізної ефективності 80 %. Для iPhone з батареєю близько 4 400 мА·год кількість циклів буде приблизно на 10–15 % більшою. Якщо телефон активно працює під час заряджання, реальна кількість повних циклів знизиться до 2,5–2,8.

Потужність павербанка і сумісність з ноутбуком

Ємність описує запас енергії. Потужність описує швидкість, з якою павербанк цю енергію віддає. Два павербанки на 74 Вт·год можуть мати вихід на 20 Вт і на 100 Вт, і це зовсім різні пристрої за сценаріями використання. Вибираючи павербанки для телефона й ноутбука, звіряйте три параметри: запас енергії у Вт·год, вихідну потужність порту USB-C і підтримувані режими USB Power Delivery.

Стандарт USB Power Delivery передбачає фіксовані рівні напруги 5, 9, 15 і 20 В з потужністю до 100 Вт у режимі SPR. Версія PD 3.1 додала режим EPR з напругою 28, 36 і 48 В та потужністю до 240 Вт. Окремо існує протокол PPS, який регулює напругу в межах 3,3–21 В кроком 20 мВ. Саме через PPS працює швидке заряджання Samsung на 25 і 45 Вт, тому павербанк без підтримки PPS заряджає смартфони Galaxy повільніше навіть за високої заявленої потужності.

Для струму понад 3 А потрібен кабель USB-C з чипом e-marker, розрахований на 5 А. Ноутбук на 65 Вт у режимі 20 В споживає 3,25 А, тому звичайний кабель на 3 А обмежить передачу до 60 Вт. Ультрабук з батареєю на 50–60 Вт·год від павербанка на 74 Вт·год отримає приблизно одне повне заряджання. Ноутбук, розрахований на адаптер 65 Вт, від павербанка на 30 Вт заряджатиметься дуже повільно, а під навантаженням продовжить розряджатися.

Варто також перевірити розподіл потужності між портами. Модель із заявленими 65 Вт часто видає їх лише через один USB-C, і після підключення другого пристрою ліміт ділиться між виходами.

Живлення роутера й оптичного термінала під час відключень

Оптичний термінал (ONT) споживає 4–7 Вт, Wi-Fi роутер 6–12 Вт. Для комплекту з загальним споживанням 10 Вт павербанк на 74 Вт·год за ефективності 80 % забезпечить 74 × 0,8 / 10 ≈ 5,9 години роботи. За споживання 15 Вт автономність скоротиться до 3,9 години. Точний прогноз дає вимірювання ватметром. Напис на блоці живлення, наприклад 12 В / 1,5 А, показує максимальну потужність 18 Вт, яку роутер у звичайному режимі не споживає.

Більшість роутерів і терміналів працюють від 9 або 12 В. Для їх живлення використовують кабель-тригер USB-C PD з потрібною напругою або кабель-перетворювач 5 → 12 В з роз'ємом 5,5 × 2,1 мм. Тригер на 12 В працює лише з павербанком, який пропонує цей рівень напруги, бо в чинній специфікації USB PD він необов'язковий. Перед підключенням звірте напругу і полярність на наклейці пристрою: у більшості роутерів плюс подається на центральний контакт.

Наскрізне заряджання (pass-through) потрібно перевіряти окремо. Частина павербанків під час підключення до мережі на мить знімає напругу з виходу, і роутер перезавантажується щоразу, коли повертається світло.

Як виміряти реальну віддачу павербанка

Корисну енергію на виході вимірюють USB-тестером з функцією підрахунку ват-годин, наприклад FNIRSI FNB58 або ChargerLAB POWER-Z KM003C. Обидва прилади вміють запитувати потрібну напругу через PD, тому підходять для перевірки на 5, 9 і 20 В. Як навантаження використовують електронне навантаження з регулюванням струму або пристрій зі стабільним споживанням.

1. Повністю зарядіть павербанк і дайте йому охолонути до кімнатної температури.
2. Підключіть тестер до виходу павербанка, а навантаження до тестера.
3. Обнуліть лічильник енергії і встановіть сталий струм, наприклад 2 А при 5 В.
4. Розряджайте павербанк до штатного вимкнення.
5. Запишіть показник у Вт·год і порівняйте його з номінальним значенням на корпусі.

Справний павербанк на 20 000 мА·год за таких умов віддає 60–65 Вт·год, тобто 80–88 % від номінальних 74 Вт·год. Результат нижче 55 Вт·год свідчить про зношені елементи, слабкий перетворювач або завищену ємність на етикетці. Порівнювати два павербанки має сенс лише за однакових струму, напруги й температури. USB-тестер показує енергію на виході пристрою, і для оцінки ємності самих елементів потрібне лабораторне обладнання з окремою методикою.

Вибір ємності під завдання і безпечна експлуатація

Для смартфона в щоденних поїздках вистачає моделі на 10 000 мА·год: вона важить близько 200 г і дає півтора повних заряджання. Павербанк на 20 000 мА·год важить 350–450 г і забезпечує приблизно три цикли. Для ноутбука потрібна модель з виходом USB-C PD від 65 Вт і ємністю 20 000–26 800 мА·год.

У регіонах з частими відключеннями електроенергії важить вхідна потужність самого павербанка. Модель на 74 Вт·год із входом 18 Вт заряджається близько п'яти годин. З входом 65 Вт той самий запас енергії відновлюється за 1,5–2 години, і павербанк встигає наповнитися за короткий проміжок, коли світло є.

Для подорожей літаком діють правила IATA. Павербанки дозволено перевозити тільки в ручній поклажі. Модель до 100 Вт·год проходить без обмежень, від 100 до 160 Вт·год потребує дозволу авіакомпанії, понад 160 Вт·год перевозити заборонено. Саме тому популярна ємність 26 800 мА·год: це приблизно 99 Вт·год, максимум без погоджень. Павербанк на 30 000 мА·год з його 111 Вт·год уже підпадає під процедуру дозволу.

Для тривалого зберігання залиште павербанк із зарядом 40–60 % при кімнатній температурі і підзаряджайте його раз на 3–4 місяці. Здутий або деформований корпус означає пошкодження елементів. Такий пристрій потрібно відключити, не проколювати й не стискати, після чого здати в пункт приймання батарейок.