Технології майбутнього: універсальна батарея ZMI 10

Новинка від компанії ZMI – універсальна батарея ZMI 10 – використовує найсучасніший інтерфейс USB type-C, заснований на стандартному USB PD 2.0 (power delivery) протоколі. Незалежна розробка ZMI являє собою двосторонній протокол передачі енергії, з найвищою на ринку потужністю зарядки і розрядки – 45 Вт.

Пристрій ZMI 10 побудовано на останніх досягненнях компанії Intersil і в сфері buck–boost (підвищуюче-понижувальних перетворювачах напруги), і компанії Texas Instruments (TI), що працює на ринку виробництва пристроїв електроживлення більше 80 років, – ТІ чіпі електроживлення.

Найновіші ноутбуки компанії Apple використовують у своїй основі як архітектуру електроживлення компанії Intersil так і чіп електроживлення від Texas Instruments.

Саме об'єднання інженерами ZMI цих двох технологій при створенні нової платформи універсальних батарей 10-ї серії дозволило не тільки ідеально поєднати зовнішній зарядний пристрій з продуктами фірми Apple, але і забезпечити небачену досі продуктивність мобільних зарядних пристроїв – до 45 Вт потужності на виході.

Унікальна подвійна архітектура електроживлення

Пристрої живлення на підвищуюче-понижувальних (buck–boost) перетворювачах напруги незамінні в тих випадках, коли напруга на вході джерела може під час роботи бути як нижче, так і вище вихідної напруги. Якщо вхідна напруга вище вихідної, то перетворювач повинен знижувати напругу, і навпаки: якщо вхідна напруга нижче вихідної, то перетворювач повинен підвищувати напругу.

Особливо затребувані такі перетворювачі в сучасних масових мобільних пристроях з батарейним живленням, де напруга батареї в кінці роботи може відрізнятися від напруги «свіжої» батареї на цілі вольти. Подовжуючи життя хімічних джерел струму, високоефективні джерела живлення батарейних пристроїв допомагають не тільки економити гроші споживача, але і зменшити забруднення навколишнього середовища, скорочуючи кількість викинутих на смітник батарей і акумуляторів, що відслужили свій строк.

Традиційні універсальні батареї використовують для зарядки знижувальну, а для розрядки – підвищувальну архітектуру на польових транзисторах, при якій акумулятори підключаються паралельно. Така схема є досить простою і економічно вигідною, але вона забезпечує не більше 24 Вт вихідної потужності, а через підвищену індуктивність схильна до перегріву.

Рекордний діапазон напруги та сили струму для зарядки

Портативний акумулятор ZMI 10, як і новий MacBook від Apple, використовують один і той же принцип понижувально-підвищувальної двонаправленої архітектури з чотирма польовими транзисторами низького опору для досягнення діапазону 5-20 В, як на вході, так і на виході. Саме ця схема дозволяє досягти максимальної потужності зарядки до 45 Вт. Ця структура, що забезпечує високу ефективність, є більш складною і дорогою.

Крім потужного порту USB Type-C для зарядки і розрядки в ZMI 10 є USB-А порт, який завдяки наявності понижувальної мікросхеми, має стандартну напругу 5 В. Тому ZMI 10 може одночасно заряджати до трьох пристроїв – один через USB Type-C і два USB Type-C USB-А.

Крім того в ZMI 10 присутня функція USB-хаба, завдяки якій під час зарядки ноутбука через USB Type-C до портів USB-А самої батареї можна підключати будь-які пристрої, наприклад, клавіатуру, мишу, флешки.

Вражаюча швидкість зарядки

Використання Intersil Buck-Boost чіпа з чотирма польовими транзисторами низького опору, що забезпечує ККД до 92%. Чіп живлення від ти з опором транзисторів менше 7 мОм підвищує ККД до 93%.

Buck-імпульс архітектура дозволяє зарядити ZMI 10, ємністю 20 000 мАг всього за 3.8 години (при потужності 45 Вт), в той час як при традиційній зарядці 5В/2А час склав би понад 9 годин.

Ефективна архітектура батареї

Традиційно акумулятори універсальних батарей об'єднані в паралель, тому не можуть видати 20 В при 45 Вт, оскільки максимальний струм в ланцюзі складе 15 А, і більше, що призведе до нагрівання батареї, знизить її ефективність і безпечність.

Батарея ZMI 10 використовує дві паралелі з трьох акумуляторів в кожній – всього 6 елементів LG по 3350 мАг. Це дозволяє зменшити робочий струм в ланцюзі до 7-8 А, що вдвічі менше, ніж при традиційній архітектурі. Таке зниження струму зменшує втрати на нагрівання і підвищує ефективність перетворення енергії.

Широка сумісність з сучасними пристроями

Наявність в ZMI 10 Fairchild PD вбудованого чіпа в поєднанні з самостійною розробкою компанії ZMI – двостороннього протоколу передачі інформації та енергії PD (power delivery) через порт Type-C – сумісні з різними моделями ноутбуків і смартфонів, включаючи такі протоколи зарядки як QC3.0/QC2.0/Apple /BC1.2.

Розв’язання проблеми нестандартних зарядних пристроїв

В міських електричних мережах частота струму складає 50 Гц, після проходження перетворювача змінного струму в зарядному пристрої, вона підвищується до 100 Гц. На осцилограмі це виглядає наступним чином:

Сучасні мобільні телефони мають ємнісний сенсорний екран, тому деякі користувачі при використанні нестандартних зарядних пристроїв можуть зіткнутися з неправильною його роботою. При цьому зображення стрибає або сенсор неправильно визначає натискання. Це відбувається тому, що зарядний пристрій має більш низьку частоту струму, з хвилями не тієї конфігурації, що може привести до серйозної поломки, або ефекту «стрибків» на екрані.

ZMI 10 заряджає пристрої безпосередньо від внутрішньої батареї, без необхідності перетворювати змінний струм у постійний, а значить пропускати струм через низькочастотний генератор. Це забезпечує більш стабільну напругу і оберігає пристрої, що заряджаються, від можливої поломки.

Таким чином, ZMI 10, на основі останніх розробок зарядних пристроїв з технологією PD через інтерфейс USB Type-C, являє собою універсальну батарею з:

• Подвійною енергетичною архітектурою Intersil Buck-Boost і Texas Instruments;
• Енергоефективним рішенням зниження струму, а значить і зниженням втрат в електросхемах;
• Двоконтурною схемою підключення акумуляторів у ланцюзі;
• Відсутністю негативного впливу зарядного струму на пристрій, якщо він заряджається від нестандартних зарядних пристроїв.

Це робить ZMI 10 проривним пристроєм в індустрії зовнішніх акумуляторів, оскільки лише він здатний заряджати ноутбуки і смартфони через USB Type-C, з потужністю до 45 Вт.

ZMI 10 формує образ майбутнього для портативних акумуляторів, – якими їм бути, і на що орієнтуватися в найближчі роки.