Что такое мач в аккумуляторе
Что такое mAh в аккумуляторе?
Изучая параметры смартфона или планшета в разделе «Батарея» основных характеристик можно встретить значение 2000 или 3000 мА∙ч. Эта статья расскажет о том, что это такое и определить реальную емкость АКБ смартфона или планшета.
Что такое мАч
mA∙h, мА∙ч – сокращение от миллиампер-час. Это производная от другой единицы (ампер-час) и используется для измерения емкости аккумуляторов, используемых для работы ноутбуков, мобильных телефонов, планшетов. В ампер-часах измеряется емкость автомобильных стартерных батарей.
Но это в теории. На практике емкость измеряется в ходе 20 часового разряда полностью заряженного аккумулятора (4.2В) до минимально допустимого напряжения (2.5 или 2.75 В) при постоянной нагрузке. Такой подход к измерению используется вследствие искажения результатов измерения при меньшем времени разряда (1-3 часа) из-за нагрева аккумулятора при протекании электрического тока и увеличивающихся из-за этого потерь энергии.
Что значит mA∙h на аккумуляторе
Применительно к аккумуляторам мобильных устройств, эта величина косвенно указывает на время работы автономной работы. Чем она больше, тем дольше проработает смартфона или планшет.
Как переводить mA∙h в Wh и обратно
Ватт-часы (Вт∙ч, W∙h) – еще одна единица измерения емкости аккумулятора. Некоторые производители используют ее вместо мА∙ч.
Эти единицы взаимосвязаны и конвертируются без каких-либо сложностей по следующим формулам:
Как определить реальные характеристики АКБ
Измерить реальную емкость аккумулятора смартфона или планшета можно 2 способами: программно и аппаратно. Для программного определения используется приложение AccuBattery. Во втором случае для проверки понадобится простой USB-тестер.
Порядок действий следующий:
Если полученное значение получилось в W∙h, то нужно рассчитать емкость в mA∙h по формуле mA∙h = (W∙h/3/7)∙0.9, где 0.9 это КПД зарядного устройства. Для значения в mA∙h формула расчета другая: mA∙h = (( mA∙h∙5)/3.7)∙0.9.
Подводя итог, можно сказать, что mA∙h это один из ключевых параметров смартфона, от которого зависит время автономной работы.
Понимание объёма (мА*ч) и эффективности зарядки портативного аккумулятора Power Bank
Распространённое заблуждение
Единица измерения миллиампер-час (мА*ч) обычно используется для обозначения объёма аккумулятора. Одно из распространённых заблуждений заключается в том, что мы можем измерять объём аккумулятора power bank с помощью объёма аккумулятора смартфона/планшета, чтобы выяснить, сколько раз мы можем использовать этот power bank для их зарядки. Но такой алгоритм не является правильным.
Объём и энергия – это разные понятия
Проще говоря, Ампер-час (мА*ч) – это единица измерения электрического заряда, которая представляет объём аккумулятора, а Ватт-час (Вт*ч) – это единица измерения электрической энергии.
Ватт-час = Ампер-час х Напряжение
Объём в 10400 мАч означает, что этот аккумулятор способен обеспечить суммарный заряд в 10400 мАч при определенном показателе напряжения. Что касается литий-ионного аккумулятора, то большая часть его заряда передаётся с напряжением около 3,7В, поэтому общая мощность аккумулятора на 10400 мАч теоретически составляет 10400 мАч х 3,7 В = 38480 мВт*ч, что равно примерно 38 Вт*ч.
Определение количества циклов зарядки Power Bank
В качестве примера возьмём аккумулятор TL-PB10400_V1.
TL-PB10400_V1 – литий-ионный аккумулятор объёмом в 10400 мАч. Когда мы используем TL-PB10400_V1 для зарядки других устройств, его выходное напряжение равно 5В, как и в случае многих других зарядных устройств.
Таким образом, общий доступный выходной электрический заряд в теории составляет 38480 мВт*ч / 5В = 7696 мАч. Внутренняя схема устройства должна потреблять некоторое количество энергии, поэтому КПД не может быть 100%. Учитывая, что фактический КПД разряда устройства TL-PB10400 составляет около 90% при 1А тока, TL-PB10400 в действительности выдаёт электрический заряд, который равен 7696 мАч * 0.9 = 6926 мАч.
Примечание: эффективность разряда менее 90% при 2А тока.
Теперь вы можете разделить 6926 мАч на объём аккумулятора вашего смартфона, чтобы определить количество возможных циклов зарядки. Например, 6926 мАч может полностью зарядить устройство с аккумулятором в 2600 мАч около 2,5 раз (6926 мАч / 2600 мАч = 2,66 раза). Но это все равно предполагает идеальные условия.
На самом деле, внутренние схемы смартфона/планшета тоже потребляют некоторое количество энергии. В результате только часть заряда Power Bank в конечном итоге попадёт в батарею смартфона/планшета. Таким образом, вы можете получить менее 2,4 циклов из вышеприведённого примера. Помимо этого различные устройства могут иметь разную эффективность зарядки в зависимости от их различной внутренней конструкции, поэтому цикл заряда может отличаться даже у двух устройств имеющих одинаковую емкость батареи.
Кроме того, если смартфон работает или во время заряда включён экран, Wi-Fi модуль, центральный процессор или работают другие компоненты, он потребляет больше энергии, что делает эффективность зарядки еще ниже.
Окончательная эффективность заряда других аккумуляторных устройств (смартфонов/ планшетов) также определяется их собственной конструкцией по тем же принципам, что описаны выше.
Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники
Содержание
Содержание
Как может показаться на первый взгляд, с емкостью аккумуляторов мобильных устройств все предельно просто и понятно — грубо говоря, чем больше миллиампер-часов (мА·ч) в батарее, тем лучше, и тем дольше проработает девайс. Но подобный показатель, к которому привыкли все или почти все, не всегда отражает реальное положение дел, а значит, что сравнивать данные по емкости аккумуляторов у различных устройств не всегда корректно. Какие же секреты таят современные аккумуляторы, и какие дополнительные показатели могут пролить свет на их реальную емкость? Обо всем этом и пойдет речь в нашей статье, а также будут рассмотрены популярные методы измерения емкости аккумуляторов в домашних условиях.
Параметры аккумуляторов
Самую подробную информацию об аккумуляторе стоит искать на его корпусе или в специальных документах с детальным техническим описанием, именуемых «даташитами» (datasheet), а вот в обычных технических характеристиках устройства едва ли будут указаны все нюансы.
Тип аккумулятора — в современных устройствах обычно используется так называемые литий-полимерные аккумуляторы, которые являются слегка усовершенствованной версией литий-ионных аккумуляторов, а иногда на самом деле отличий никаких и нет, и это не более чем маркетинговая уловка. В бытовом понимании литий-полимерные батареи выделяются лишь тем, что имеют мягкий пластиковый мешочек вместо твердого корпуса.
Limited charge voltage — максимально возможное напряжение аккумулятора, повышение которого вызовет различные проблемы с батареей, вплоть до взрыва. Впрочем, бояться перезаряда не стоит, так как при зарядке должна сработать защита.
Nominal Voltage — среднее или рабочее напряжение аккумулятора, при котором он работает большую часть времени. Показатель стоит воспринимать как усредненное значение.
Typical Capacity — типичное, среднестатистическое значение емкости для используемого аккумулятора. Показатель указывается в мА·ч и/или Вт·ч.
Rated Capacity — минимальная емкость батареи, и тут нужно пояснить, что даже в рамках одной партии емкость аккумуляторов может немного отличаться, что вполне допустимо, а показатель Rated Capacity как раз и дает понять в каких пределах могут быть отклонения. Есть и случаи, когда фактическая емкость оказывается выше заявленной производителем.
В каких значениях измеряется емкость аккумулятора
Так сложилось, что почти все ориентируются на показатель в миллиампер-часах при указании емкости, что удобно как производителям, так и на самом деле и пользователям. Посудите сами, какая цифра выглядит более красивой, 5000 мА·ч или, к примеру, 19.25 Вт·ч? Очевидно, что второй показатель кажется маленьким и неудобным для того, чтобы прижиться у массового пользователя. Но давайте более подробно вникнет в суть терминов.
А·ч (ампер-час) — правильнее ампер-часы называть не единицей измерения емкости, а электрическим зарядом, показывающим, какой ток аккумулятор может выдать за один час. При этом важно знать номинальное напряжение аккумулятора, чтобы получить представление о его возможностях, так как 4000 мА·ч при 3.85 вольтах при переводе в Вт·ч, дадут меньшую емкость, чем 4000 мА·ч, скажем, с 7.4 вольта. Для мобильных устройств стандартным остается номинальное напряжение аккумулятора в 3.7, 3.8 или 3.85 В.
Вт·ч (Ватт-час) — является мерой энергии, показывающей то, сколько энергии будет получено или отдано в течение часа при приеме или отдаче энергии в 1 Вт. Считается, что ватт-часы наиболее точно отражают емкость аккумулятора.
И все-таки не на всех аккумуляторах обозначено значение в ватт-часах, либо оно по каким-то причинам дано неправильно. Но мы и сами можем рассчитать показатель, зная емкость в миллиампер-часах и номинальное напряжение. Достаточно перемножить известные числа, затем поделить их на 1000:
3700 мА·ч («емкость» в миллиампер-часах) x 3.85 В (номинальное напряжение) : 1000 = 14.245 Вт·ч
Бывают случаи, когда производители, вместо номинального напряжения, показатель в мА·ч умножают на максимальное напряжение, что дает более солидную, но неправильную цифру в Вт·ч. По каким причинам это делают непонятно — возможно это ошибка, а может попытка ввести пользователя в заблуждение.
Впрочем, с подсчетом в любом случае не все так просто — ниже приведен график разрядки аккумулятора, по которому видно, что напряжение постепенно падает, а поэтому при умножении на номинальное напряжение получается лишь приблизительная цифра, которая, тем менее, обычно оказывается довольно близка к реальной. Погрешность может составлять около 1 Вт·ч (часто меньше), и почти всегда именно в ватт-часах реальная емкость оказывается меньше заявленной, даже если получится полное соответствие в миллиампер-часах.
Как самостоятельно измерить емкость аккумулятора
Реальную емкость аккумуляторов можно измерить самостоятельно, и самым популярным методом является использование USB-тестера. Обычно такие устройства действительно могут отобразить приблизительную, сравнительно точную емкость, но вариаций тестеров столько, что каких-то однозначных выводов делать не стоит.
Проблема в том, что тестеры подсчитывают только ту емкость аккумулятора, которая используется устройством, тогда как даже после полной разрядки всегда остается некий запас, необходимый для предотвращения глубокого разряда, очень вредного для аккумуляторов. В зависимости от модели мобильного устройства такой запас может составлять несколько сотен мА·ч или около 0.4–1 Вт·ч. Еще одна особенность USB-тестеров заключается в том, что не все они подсчитывают емкость в Вт·ч, а если и делают это, то на достоверность показателей рассчитывать не стоит.
Кроме того, более точные результаты получаются при разрядке, а не при зарядке батареи. И, наконец, в тестерах подсчет в мА·ч обычно происходит при 5 В напряжения, тогда как многие современные смартфоны поддерживают быструю зарядку при более высоком напряжении, в результате чего тестер выдаст низкие показатели емкости. Здесь придется либо использовать при зарядке блок питания, выдающий напряжение не более 5 В, либо самостоятельно пересчитывать результаты с учетом фактического напряжения.
В связи с этим возникает вопрос, есть ли более достоверные методы измерения емкости? Да, есть, правда самое точное оборудование недоступно простым пользователям, так как оно используется на производстве, стоит немалых денег и может иметь огромные размеры. Но есть и бюджетные аналоги в виде электронных нагрузок, которые доступны каждому.
Рассмотрим подобное оборудование на примере EBC-A10, которое способно как заряжать даже глубоко разряженные аккумуляторы, так и разряжать их, что нам и нужно для получения достоверных данных.
Стоит отметить, что правильнее всего измерять емкость батареи, когда она извлечена из устройства или когда отсоединен шлейф, соединяющий ее с основной платой девайса.
Проще всего тестировать съемные батареи, для извлечения которых не нужно разбирать устройство. Вначале добиваемся полной разрядки девайса, так, чтобы он автоматически выключился. После подключаем аккумулятор к электронной нагрузке и дополнительно разряжаем его примерно 30–60 секунд током 0.2 C (20% от заявленной емкости аккумулятора), в результате чего получим напряжение, которое нам пригодится для того, чтобы узнать используемую мобильным устройством емкость батареи.
В аккумуляторах смартфонов напряжение при отключении устройства варьируется примерно от 3.2 до 3.5 вольта.
Затем полностью заряжаем аккумулятор через мобильный девайс и вновь ставим его на разрядку через электронную нагрузку, снова тем же током 0.2 C. В настройках программы EB Tester Software, которая нужна для проведения подсчетов и построения графиков, выставляем разрядку сначала до напряжения, полученного в предыдущем тесте, а затем до значения 2.8 вольта. Меньше уже ставить опасно для аккумулятора — он может перестать заряжаться даже через электронную нагрузку (а именно через нее потом придется заряжаться для получения более высокого напряжения), не говоря уже о смартфонах и планшетах, да и на общее значение емкости это почти никак не повлияет, так как после разрядки примерно до 3 вольт напряжение уменьшается очень быстро.
В итоге получаем емкость как в привычных для многих мА·ч, так и в более правильных Вт·ч, причем программное обеспечение ведет непрерывный подсчет с учетом снижающегося напряжения, и по итогу получаются более точные цифры, чем в том случае, если бы просто умножили номинальное напряжение на заявленные производителем миллиампер-часы.
Итоги
У производителей давно существуют различные маркетинговые хитрости, благодаря которым удается добиться красивых цифр в спецификации под названием «емкость аккумулятора», и лишь изредка в технических характеристиках устройств указывается емкость в Вт·ч, по которой было бы правильнее делать сравнения с другими моделями. Но даже это значение является приблизительным.
Впрочем, явным обманом это трудно назвать, ведь миллиампер-часы (мА·ч) обычному пользователю удобнее для восприятия, а сильно завышенная информация о емкости встречается обычно только в некоторых девайсах от не слишком известных производителей. Правда многое зависит и от вида устройства, и если смартфоны с завышенной в характеристиках емкостью батареи встречаются все реже, то у портативных аккумуляторов реальные показатели пока не всегда соответствует ожиданиям.
Не стоит забывать и том, что большая емкость батареи, насколько бы честной она не была, еще не гарантирует продолжительное время работы устройства, так как многое зависит от оптимизации операционной системы и софта, а также от максимальной яркости дисплея, дополнительных функций и от используемого железа, которое не всегда может быть энергоэффективным.
Больше не значит дольше: как ёмкость батареи влияет на время автономной работы?
Автономная работа в течение всего дня является основным требованием любого пользователя при покупке нового смартфона. Казалось бы, совсем несложно обратиться к спецификациям, посмотреть на количество mAh (мАч или миллиампер-час) и сделать выводы. Но это иногда может привести к некоторым затруднениям: мы удивляемся малой продолжительности работы батареи от кажущегося огромным аккумулятора ёмкостью 4000 мАч или удивляемся тому, как долго может работать крошечная батарея внутри таких телефонов, как iPhone SE.
Что означает мАч?
Аббревиатура мАч, указанная в технических характеристиках аккумулятора, означает миллиампер-час. Это единица электрического заряда, которая равна подаче одного миллиампера тока постоянно в течение одного часа. Таким образом, батарея ёмкостью 1 мАч может обеспечить ток 1 мА в течение часа, а батарея ёмкостью 1000 мАч обеспечивает ток 1 мА в течение 1000 часов.
Однако батарея ёмкостью 1000 мАч, обеспечивающая ток 2 мАч, будет работать только 500 часов. Понятно, что смартфоны не работают в течение сотен или тысяч часов, потому что они потребляют намного больше 1 мА тока от аккумулятора. Чем больше ток, потребляемый вашим телефоном, тем меньше время работы аккумулятора.
При прочих равных условиях телефон с большей ёмкостью батареи прослужит дольше, чем меньший. Тем не менее, это наблюдается редко, поскольку начинка телефона и, следовательно, потребление энергии широко варьируются. Модель номер 1 может потреблять на 10, 20 или даже 30% больше тока, чем модель номер 2.
Уникальность аппаратного и программного обеспечения каждого смартфона означает, что нет двух одинаковых устройств. Вот почему простое знание ёмкости аккумулятора в мАч не даст вам по-настоящему полезной информации об ожидаемом сроке службы батареи.
мАч: цифры или результат
Прежде чем углубляться в ответы на вопросы «почему», давайте проведём несколько тестов. Мы запустили ряд телефонов с различными характеристиками и с помощью теста Speed Test G и записали, сколько времени ушло на полный разряд аккумулятора.
Результаты расположены в порядке возрастания ёмкости батареи. Как видите, в них нет чёткой и очевидной тенденции. Можно было ожидать, что время жизни батареи будет примерно увеличиваться с увеличением ёмкости, но это не так.
В то время как смартфоны с гигантскими батареями на 5000 и 6000 мАч должны были обеспечить самое длительное время автономной работы в условиях стресс-теста, на самом деле победил Google Pixel 3a XL с 3700 мАч. Разница всего в несколько минут между 3700 мАч в Pixel 4 XL и Asus Zenfone с его батареей на 6 5000 мАч, говорит только о том, что одна ёмкость аккумулятора не является гарантией длительного срока его службы.
Всё зависит от «начинки»
Аккумулятор питает всё оборудование вашего смартфона, от процессора до экрана. Очевидно, что различные аппаратные средства используют разное количество энергии. К примеру, процессоры низкого и среднего уровня потребляют меньше энергии, чем их флагманские аналоги.
В целом, более высокая производительность требует большего количества энергии. Поэтому так часто бюджетные телефоны имеют более длительное время автономной работы, чем телефоны премиум-класса с той же ёмкостью аккумулятора.
Но даже флагманы, как видите, могут иметь очень разные уровни энергопотребления. Посмотрите на ситуацию с Samsung S20 на базе чипсета Exynos и Snapdragon. Производители могут занижать скорость или, наоборот, разгонять чипсеты, чтобы достигать предпочтительной производительности.
Есть несколько хороших примеров того, как дополнительное аппаратное обеспечение может быстрее разряжать батарею. Google Pixel 4 и его радиолокационная система Soli являются ярким примером наличия функции, которая ускорят разряд.
Наличие камеры time-of-flight с её системой фокусировки, более мощных стереодинамиков или дисплея 4K также влияет на срок службы батареи. Даже что-то совсем маленькое, как зарядка S Pen в последних телефонах Galaxy Note, сказывается на сроке автономной службы. Да, эти функции делают телефоны уникальными, но они же имеют свою цену.
Тенденция к увеличению частоты обновления дисплеев также играет большую роль в том, почему современные телефоны потребляют так много энергии. Именно это является причиной того, что телефоны серии Samsung Galaxy S20 поддерживают частоту 60 Гц изначально, несмотря на наличие поддержки 120 Гц. Режим Pixel 4 с частотой 90 Гц понижает яркостью дисплея в попытке продлить срок службы батареи. Причина в том, что чем быстрее обновляется содержимое дисплея, тем больше энергии он потребляет.
Энергозатратные 5G
Другой недавней тенденцией, усложняющей ситуацию с батареей, является поддержка 5G. Модемы и радиокомпоненты для 5G потребляют больше энергии, чем аналогичные для сетей 4G, а это означает, что ваша батарея не проработает долго в случае 5G-подключения. Ситуация усложняется тем, что разные 5G модемы и чипсеты потребляют разные уровни мощности.
Чипсеты среднего класса со встроенными модемами 5G, такие как Exynos 980 и Snapdragon 765G, должны потреблять немного меньше энергии, чем внешние модемы премиум-класса, используемые во флагманских смартфонах. Отчасти это может быть причиной того, что модели LG Velvet и, судя по слухам, Google Pixel 5 отказываются от энергоёмкого флагманского чипсета Qualcomm, Snapdragon 865.
Переход на оборудование 5G, безусловно, увеличил потребность в батареях большей ёмкости. Однако, является ли это важным параметром при покупке, зависит от того, действительно ли вам нужна поддержка пока не распространённых 5G-сетей.
Если вы сейчас работаете с 4G, что наиболее вероятно, то энергопотребление компонентов смартфона будет не таким высоким, а время автономной работы станет чуть более длительным.
По словам генерального директора Redmi Лу Вейбинга, переход с 4G на 5G обычно требует как минимум на 20% больше энергии.
Вопрос баланса
Ключевой вывод из всего сказанного: создать смартфон с длительным временем автономной работы не так просто, как встроить в него максимально возможную батарею. Производители должны учесть стоимость, объём свободного пространства в корпусе и оборудование, которое собираются использовать. Чем больше функционала в телефоне, тем сложнее всё это сбалансировать. Большинство производителей стараются достичь баланса в необходимом оборудовании и ёмкости аккумулятора, который поможет использовать смартфон в течение всего дня.
Стресс-тест не выявил прямой зависимости между ёмкостью и временем автономной работы, потому что её нет. Аккумуляторы большего размера, очевидно, обеспечивают большую мощность, но выбор оборудования, сделанный производителями, оказывает не меньшее влияние на фактические результаты работы батареи.
Смартфоны среднего класса с менее энергоёмкими технологиями, такие как Pixel 3a, имеют батареи меньшего размера, работая при этом весь день. В премиум-сегменте производители используют аккумуляторы большей ёмкости для поддержки более энергозатратных технологий, вроде 5G, дисплеев с высокой частотой обновления или дополнительной производительности в играх.
Конечно, то, как вы используете свой телефон, тоже очень влияет на время автономной работы. У фанатов соцсетей и сёрфинга в интернете в конечном итоге расход батареи гораздо ниже, чем у мобильных геймеров.