Princip klasických a rychlonabíječek mobilů (vědecké okénko)

Jak funguje nabíječka mobilních telefonů – ať už klasická či rychlonabíječka? Jakým způsobem je řízeno nabíjení  a jakým způsobem se stane, že nějaký mobil nabíječku odmítne?

Principem nabíjení je spínaný zdroj, který sníží a usměrní střídavé síťové napětí 230V na malé stejnosměrné napětí kolem 5V. Díky vysoké frekvenci spínacího zdroje od 50kHz, ale třeba i kolem 1MHz, může celý zdroj být maličký a lehoučký.

Parametry zdrojů jsou různé pro různé mobily, ale v principu dodávají napětí a proud.

Napětí: Výstupní napětí těchto zdrojů – bez zatížení – je v rozmezí 5,0 – 6,2V. Toto napětí si mobil otestuje ihned po připojení konektoru. Podle typu mobilu tak ihned rozpozná, jestli to není mimo jeho toleranci a pokud ano, napíše hlášku například „toto zařízení není podporováno“.

Proud: Dále si mobil otestuje – krátkým připojením baterie, jestli nabíječka nedodává velký proud, nad jeho možnosti. Např. rychlonabíječky. Pokud ano, opět zobrazí hlášku a nabíječku odpojí. To ale platí pro „chytré“ mobily, starší se mohou i zničit.

Čistě teoreticky lze říci, že (skoro) každou nabíječku můžeme připojit ke (skoro) každému mobilu, přes vhodný konektor. Díky tomu se prodávají univerzální nabíječky opatřené mnoha konektory.

Princip:

K vysvětlení principu vynecháme síťovou část, tedy měnič z 230V na uvedených 5-6V. Vysvětlíme si jen vlastní stabilizaci výstupního napětí a řízení proudu. Ve většině případů se používá řídicí integrovaný obvod, který hlídá výstupní napětí neustálým porovnáváním s jeho referenčním. Tím jako by pořád přidává nebo ubírá, jako tempomat u auta. Výstupní napětí je tedy konstantní s tolerancí několika milivoltů.

V cestě k mobilu, resp. k výstupnímu konektoru, je snímací odpor, na kterém je napětí úměrné odebíranému proudu. Z tohoto odporu je řízen výstupní proud. Nabíječka tento úbytek dorovná, aby výstupní napětí nepokleslo a bylo stále konstantní. Avšak pouze do hodnoty, na kterou je nabíječka navržena. Pak napětí prudce poklesne. Tím se nabíječky od sebe liší. Klasická velikost je 5,4V pro většinu mobilů a max odebíraný proud je asi 0,5A. Nové nabíječky a hlavně rychlonabíječky mají napětí vyšší než 6V a proud i více jak 1A. Proto už musí nastoupit elektronika v mobilu, která tak supluje řízení napětí a proudu pro svou baterii. Elektronika zajišťuje i správnou nabíjecí křivku a perodické testování baterie. Umí také nabíječku zcela odpojit, aniž by se musel konektor vysunout.

Závěr:

Tím se tedy vysvětluje, proč některé nabíječky nabíjí rychle, jiné pomalu – výstupní proud. A proč některé nabíječky nabíjí rychle a pak ke konci pomalu – výstupní napětí. Samozřejmě, že tu hraje roli i elektronika v mobilu, ale největší podíl má vlastní nabíječka.