Все мы пользуемся смартфонами каждый день. Те пользователи, которые не сменяют устройство каждый год, успели заметить, как со временем батарея начинает работать все меньше и меньше. Издание AppleInsider поделилось статьей о том, как работает батарея в iPhone и как продлить ее жизнь. Предлагаем ее перевод.
В iPhone используется литий-ионный аккумулятор, который со временем портится, но нет причин волноваться о состоянии аккумулятора в новом устройстве. Вот что вам нужно знать об аккумуляторе вашего iPhone.
Батареи – это не таинственные черные ящики, питающие ваш iPhone. На самом деле это достаточно простые продукты по сравнению с усовершенствованными питающими они процессорами. Физическая натура аккумуляторов предполагает, что они со временем изнашиваются и становятся менее пригодными для использования, но владельцам устройств не стоит беспокоиться.
Понимая немного науки, стоящей за аккумуляторами, можно значительно усовершенствоваться в разумном управлении сроком службы вашего устройства. Споры вокруг iPhone по поводу запланированного старения и ожидаемых циклов обновления можно легко отбросить как гиперболу, если немного погрузиться в тему.
Основы литий-ионных аккумуляторов
Батарея состоит из анода (+) и катода (-), разделенных в целом легковоспламеняющимся электролитом. Когда устройство получает питание от аккумулятора, заряженные ионы лития двигаются от анода к катоду через электролит, высвобождая электроны.
Эти освобожденные электроны питают устройство и возвращаются на катод, создавая полную электрическую цепь. При зарядке устройства происходит наоборот – электроны пропускаются в анод и двигаются к катоду.
Не прибегая к техническим вопросам, отметим, что эти две химические реакции несовершенны и приводят к потере тепла и износу батареи. Литиевый материал медленно истощается, окисление уменьшает полезную площадь поверхности, а нити растут из пластин аккумулятора. Все это приводит к деградации ячеек и окончательной разрядке аккумулятора.
Пользователь ничего не может сделать, чтобы полностью остановить этот процесс. Как и при использовании бензина для заправки автомобиля, он со временем истекает. Однако истощение литиевой батареи занимает много времени, и его можно смягчить поведением пользователя и программного обеспечения.
Итак, когда новый iPhone имеет 100-процентное состояние батареи, он имеет все номинальные миллиампер-часы доступной энергии, когда он полностью заряжен. Это также означает, что батарея может без проблем обеспечить достаточную энергию для центрального процессора при пиковом потреблении тока.
Apple говорит, что батареи разработаны таким образом, чтобы сохранить до 80% начальной емкости после 500 полных циклов зарядки. Цикл зарядки определяется полной разрядкой батареи до нуля, а затем полной зарядкой до 100%.
Этот срок службы батареи может отличаться от пользователя к пользователю. Ожидается, что среднестатистический пользователь будет поддерживать заряд аккумулятора на уровне 80% в течение первых двух лет при регулярном использовании.
Другие, кто постоянно использует свой iPhone и несколько раз в день заряжает устройство от почти полного разряда до 100%, почувствуют, как аккумулятор разряжается быстрее.
В конце концов, когда заряд батареи падает ниже 80% от исходной емкости, в операционной системе сработает защита, чтобы устройство не выключилось случайно. Этого тротлинга можно избежать, заменив батарею в авторизованном сервисном центре Apple.
После того, как iPhone впервые «подавит» процессор, чтобы предотвратить выключение, в настройках аккумулятора появится новый переключатель. Это позволяет пользователям отключить функцию тротлинга и позволяет процессору потреблять полный ток.
Однако устройство выключится, когда потребление тока превысит то, что может обеспечить аккумулятор. Нежелательно выключать функцию тротлинга, так как это может привести к повреждению аккумулятора.
Отработанные батареи
До выхода iOS 10.2.1 в 2017 году iPhone не учитывал устаревание аккумуляторов в своем программном обеспечении. Однако стечение многих обстоятельств поставило Apple перед фактом, что у пользователей возникло много жалоб по поводу бесконтрольного выключения старых устройств.
Последние устройства имели более мощные процессоры, более тонкий дизайн и более яркие дисплеи. Эти факторы привели к тому, что меньшие батареи с меньшей емкостью разряжались быстрее. Меньшая батарея также означала более низкое пиковое напряжение, что повлекло быстрее падение ниже пикового номинального напряжения старых батарей.
Эти факторы сочетались с тем, что больше людей покупали iPhone, чем когда-либо, а затем сохраняли их дольше, чем ожидалось, что привело к увеличению количества сообщений об износе батарей. Обратите внимание, что модели Plus и iPad не сталкивались с проблемами отключения благодаря большей емкости аккумулятора.
О периодических отключениях сообщили владельцы iPhone 6, iPhone 6s и iPhone SE. Пользователи жаловались, что устройство показывало уровень заряда батареи 30% или больше, а затем внезапно выключалось, будто батарея разрядилась.
Это произошло из-за того, что батареи этих устройств были разряжены настолько, что они больше не могли обеспечивать пиковую мощность при потреблении ЦП. Поскольку других средств защиты не было, iPhone «чувствовал», что энергопотребление процессора превышает доступный ток и просто выключался, чтобы защитить аккумулятор.
iOS 10.2.1 и последующие обновления создали средства защиты, тормозящие ЦП на основе остаточного заряда аккумулятора устройства. Свежие батареи, заряд которых превышает 80%, никогда не сталкиваются с этой функцией тротлинга ЦБ.
Apple не рассматривала такую необходимость, пока не распространились сообщения об отключении.
Apple никогда не объявляла публично о мерах безопасности для батареи, вместо этого она добавила сообщения в обновление программного обеспечения и оставила все как есть. Позже пользователи начали замечать, что их устройства замедляются, обвиняя компанию в запланированном старении и других сговорах, пока Apple не сделала заявление.
Начались судебные иски, и Apple публично извинилась за эту функцию, заявив, что она всегда преследовала цель продлить срок службы устройств, а не заставлять пользователей обновляться раньше. Новые iPhone, начиная с iPhone X, также имели гораздо более крупные батареи, что означало, что им нужно гораздо больше времени, чтобы разрядиться после пикового потребления тока.
Функция тротлинга ЦП защищает батареи от такого превышения тока, что может привести к перегреву или даже возгоранию. Эта функция не предназначена для того, чтобы заставить пользователей обновлять свои телефоны, вопреки тому, что могут сказать вам некоторые пользователи YouTube.
Управление исправностью батареи не означает “работу на полную ставку”
Существует много дискуссий о сохранении батареи и о том, как пользователи должны заряжать свои устройства. Некоторые говорят, что для лучшего состояния батареи следует избегать любой беспроводной зарядки, но это еще не вся история.
На химический состав батареи влияет тепло, скорость подзарядки и окружающая среда. В идеальном мире самый длинный срок службы батареи, которого можно достичь, был бы найден, если бы комнатная температура постоянно составляла 18 градусов Цельсия, iPhone заряжался только через проволоку от примерно 20% до 80% при примерно 10 Вт, а процессор никогда не нагрелся во время использования.
Этот фантастический сценарий непрактичен, если не невозможен, по многим причинам. Кроме того, теоретические достижения в исправности батарей никогда не будут приравниваться к работе, связанной с максимизацией срока службы батареи.
Итак, Apple ввела несколько невидимых пользовательских инструментов, чтобы убедиться, что работоспособность батареи продолжается настолько долго, насколько это возможно. Например, специальный процессор управления питанием обеспечивает контроль потребления энергии для оптимальной скорости зарядки в любой момент.
iPhone также будет изучать ваши привычки зарядки и регулировать способ зарядки устройства на основе этого. Таким образом, он может быстро заряжаться до 80% после подключения к сети, но затем будет поддерживать заряд батареи на этом уровне, пока он не приблизится к вашему ежедневному пробуждению, прежде чем достичь 100%.
Эти встроенные системы помогают в безопасности аккумулятора iPhone и могут быть гораздо эффективнее, чем вмешательство человека. Итак, пользователям нужно только решить, как и когда заряжать свой iPhone, а затем оставить остальное программное обеспечение для управления питанием.
Выбор способа зарядки: проводной или беспроводной
Ваш iPhone можно заряжать с помощью кабеля Lightning, шайбы MagSafe и беспроводной зарядки Qi. Каждый из этих трех методов имеет преимущества и недостатки.
Проводная зарядка iPhone
Проводная зарядка – это самый быстрый и эффективный способ обеспечить питание ваших устройств. iPhone 13, например, имеет максимальную мощность примерно в 22 Вт, а iPhone 13 Pro Max может даже поддерживать зарядку на уровне примерно в 27 Вт в течение получаса.
iPhone начинает «быструю зарядку» при использовании адаптера мощностью 18 Вт или более, поддерживающего Power Delivery. Эта функция может позволить любому iPhone 8 и более новым моделям достичь 50% заряда примерно за 30 минут. Для быстрой зарядки iPhone 12 и более новых моделей требуется зарядный адаптер мощностью 20 Вт или более.
Проволочные соединения наиболее эффективны, поскольку электрические проводники физически подключаются. Мощность передается по проводу через ведущие поверхности с высокой эффективностью с минимальными потерями тепла.
Однако более быстрая зарядка означает больше тепла, больше теплопотерь и меньшую общую эффективность. Пользователи, сильно полагающиеся на быструю зарядку, истощат аккумулятор быстрее.
Такие зарядные устройства получают более высокую мощность за меньшие деньги, особенно после внедрения GaN. Итак, есть очень хорошая вероятность того, что iPhone чаще подключаются к быстрым зарядным устройствам.
iPhone действительно управляет скоростью зарядки, даже если подключено к быстрому зарядному устройству, поэтому батарея не всегда работает на полной мощности. Однако быстрая зарядка – это инструмент, поэтому используйте ее только при необходимости. Позже мы рассмотрим самые лучшие методы зарядки.
Удобство всегда будет приносить в жертву некоторые аспекты, и в этом случае более быстрая зарядка означает более быстрый износ электродов. Фактор удобства также относится к беспроводной зарядке.
Беспроводные Qi и MagSafe зарядки для iPhone
Беспроводная зарядка – это очень удобная форма зарядки, которая позволяет пользователям положить свои iPhone на поверхность, чтобы начать процесс. MagSafe делает шаг дальше, закрепляя iPhone на магните и увеличивая скорость и эффективность подзарядки.
Для беспроводной зарядки используются катушки, разделенные небольшим воздушным промежутком, для передачи энергии от одного набора катушек другому. Эффективность и скорость улучшаются, чем ближе катушки друг к другу, поэтому магнитное выравнивание MagSafe делает работу гораздо более эффективной.
iPhone будет заряжаться при мощности до 7,5 Вт на беспроводной зарядной панели, в то время как MagSafe обеспечивает до 15 Вт. Стандартная беспроводная зарядка Qi не только медленнее, но и гораздо менее эффективна, а в некоторых случаях может нагревать iPhone больше MagSafe.
Пространство между катушками, каким бы малым он ни был, создает значительные проблемы с эффективностью. Когда электричество проходит через зарядные катушки, оно создает магнитное поле, взаимодействующее с катушками в iPhone, чтобы обеспечить заряд аккумулятора. Это магнитное поле является присущей неэффективностью, поскольку значительная часть поля теряется в пустом пространстве.
Плотно уложенная свернутая проволока, через которую проходит электричество, становится очень горячей, поэтому беспроводные зарядные панели обычно имеют теплую поверхность. Катушки в iPhone также нагреваются при передаче электроэнергии, создавая еще один источник тепла. В общем, беспроводная зарядка – это очень теплый процесс, который может длительно влиять на химический состав аккумулятора.
Зарядные устройства Qi усугубляют эти проблемы из-за плохого выравнивания и тенденции производителей использовать более дешевые детали. То, что iPhone начинает заряжаться после установки на зарядное устройство Qi, не означает, что катушки идеально выровнены, что увеличивает потери энергии и уменьшает скорость зарядки. Большая температура означает, что аккумулятор быстрее изнашивается, как мы уже обсуждали.
MagSafe помогает смягчить некоторые из этих проблем благодаря более высоким стандартам материалов, а также магнитному выравниванию. Некоторые зарядные устройства используют преимущества магнитов MagSafe, предлагая лишь скорость зарядки Qi – 7,5 Вт, что является чем-то средним. Однако покупателям лучше искать подлинные зарядные устройства MagSafe мощностью 15 Вт, когда это возможно, чтобы обеспечить наилучший опыт зарядки и эффективности.
Обратите внимание, что зарядные устройства MagSafe все еще не очень эффективны, и чтобы достичь 15 Вт беспроводной зарядки, пользователи должны иметь адаптеры питания мощностью 20 Вт с поддержкой Power Delivery. Адаптеры питания без соответствующих спецификаций заряжают iPhone всего на 7,5 Вт.
iPhone будет регулировать скорость зарядки, чтобы контролировать нагрев, или даже прекратит беспроводную зарядку, если станет слишком горячим на 80%. Использование беспроводной зарядки в прохладной среде обеспечивает наилучшую производительность.
Лучшие методы зарядки
Важнейшим правилом зарядки iPhone является планировка вперед. Имейте зарядные устройства там, где они нужны, знайте, на что они рассчитаны, и знайте, когда их лучше использовать. Этот уровень понимания не требует много времени или усилий, кроме начальной настройки.
С течением времени ваш аккумулятор химически истощается, и этого невозможно избежать. В среднем пользователи iPhone могут рассчитывать, что уровень заряда батареи будет уменьшаться примерно на 10% в год в зависимости от факторов, рассмотренных выше.
Что регулируется, так это скорость повреждения батареи. Лучший способ сделать это, прилагая наименьшие усилия – довериться программному обеспечению управления батареей и воспользоваться некоторыми базовыми передовыми методами.
Например, не держите iPhone под прямыми солнечными лучами или не нагревайте его по полной, когда используете крепление на вентиляции автомобиля. Никогда не оставляйте свой iPhone в транспортном средстве летом и обязательно держите его подальше от горячих поверхностей.
Предотвращайте полную разрядку аккумулятора вашего iPhone, но также старайтесь избегать ненужной зарядки. Если вы собираетесь уйти на несколько часов, подключите свой iPhone к быстрому зарядному устройству – это отличный способ полностью зарядить батарею во время подготовки.
Ночная зарядка также абсолютно безопасна, поскольку iPhone будет управлять скоростью зарядки на основе вашего обычного расписания сна. Проводное зарядное устройство с мощностью менее 18 Вт у кровати обеспечит наилучшее состояние батареи, но зарядка MagSafe или Qi в течение ночи также не слишком вредна.
Если вы действительно беспокоитесь о состоянии аккумулятора, отдайте приоритет проводной медленной зарядке, затем быстрой зарядке, затем MagSafe и, возможно, избегайте или минимизируйте зарядку Qi. Конечно, все доступные методы зарядки безопасны, они могут просто привести к необходимости нового аккумулятора за месяц или два до ожидаемого двухлетнего окна.
Для большинства людей просто лучше всего держать свой iPhone заряженным и не слишком беспокоиться о состоянии батареи. Если вы намерены оставить устройство или передать его кому-то, чтобы оно использовалось более двух лет, рассчитывайте поменять батарею за $69.
Нет способа переиграть химию и физику.
Содержание статьи
- Основы литий-ионных аккумуляторов
- Отработанные батареи
- Управление исправностью батареи не означает “работу на полную ставку”
- Выбор способа зарядки: проводной или беспроводной
- Беспроводные Qi и MagSafe зарядки для iPhone
- Лучшие методы зарядки
