Технологии будущего: универсальная батарея ZMI 10

Новинка от компании ZMI – универсальная батарея ZMI 10 – использует самый современный USB Type-C интерфейс, который основан на стандартном USB PD 2.0 (power delivery) протоколе. Независимая разработка ZMI представляет собой двусторонний протокол передачи энергии, с высочайшей на рынке мощностью зарядки и разрядки – 45 Вт.

Устройство ZMI 10 построено на последних разработках компании Intersil в сфере buck–boost (повышающе-понижающих преобразователях напряжения), и компании Texas Instruments TI, работающей на рынке производства устройств электропитания более 80 лет, – TI чипе электропитания.

Самые новые ноутбуки компании Apple используют в своей основе как архитектуру электропитания компании Intersil, так и чип электропитания от Texas Instruments.

Именно объединение инженерами ZMI этих двух технологий при создании новой платформы универсальных батарей 10-й серии позволило не только идеально совместить внешнее зарядное устройство с продуктами фирмы Apple, но и обеспечить доселе невиданную производительность мобильных зарядных устройств – до 45 Вт мощности на выходе.

Уникальная двойная архитектура электропитания

Устройства питания на повышающе-понижающих (buck–boost) преобразователях напряжения незаменимы в тех случаях, когда напряжение на входе источника может во время работы быть как ниже, так и выше выходного напряжения. Если входное напряжение выше выходного, то преобразователь должен понижать напряжение, и наоборот: если входное напряжение ниже выходного, то преобразователь должен повышать напряжение.

Особенно востребованы такие преобразователи в массовых современных мобильных устройствах с батарейным питанием, где напряжение батареи в конце работы может отличаться от напряжения «свежей» батареи на целые вольты. Продлевая жизнь химических источников тока, высокоэффективные источники питания батарейных устройств помогают не только экономить деньги потребителя, но и уменьшить загрязнение окружающей среды, сокращая количество выброшенных на свалку отслуживших батарей и аккумуляторов.

Традиционные универсальные батареи используют для зарядки понижающую, а для разрядки – повышающую архитектуру на полевых транзисторах, при которой аккумуляторы подключаются параллельно. Такая схема является достаточно простой и экономически выгодной, но она обеспечивают не более 24 Вт выходной мощности, а из-за повышенной индуктивности подвержена перегреву.

Рекордный диапазон напряжения и силы тока для зарядки

Портативный аккумулятор ZMI 10, как и новый MacBook от Apple, используют один и тот же принцип понижающе-повышающей двунаправленной архитектуры с четырьмя полевыми транзисторами низкого сопротивления для достижения диапазона 5-20 В, как на входе, так и на выходе. Именно эта схема позволяет достичь максимальной мощности зарядки до 45 Вт. Эта структура, обеспечивающая высокую эффективность, является более сложной и дорогой.

Кроме мощного порта USB Type-C для зарядки и разрядки в ZMI 10 по-прежнему есть USB-A порт, который благодаря наличию понижающей микросхемы, имеет стандартное напряжение 5 В. Поэтому ZMI 10 может одновременно заряжать до трех устройств – одно через USB Type-C, и два через USB-A.

Кроме того в ZMI 10 присутствует функция USB-хаба, благодаря которой во время зарядки ноутбука через USB Type-C к портам USB A самой батареи можно подключать любые устройства, например клавиатуру, мышь, флешки.

Поражающая скорость зарядки

Использование Intersil Buck-Boost чипа с четырьмя полевыми транзисторами низкого сопротивления, обеспечивает КПД до 92%. Чип питания от TI с сопротивлением транзисторов меньше 7 мОм повышает КПД до 93%.

Buck-boost архитектура позволяет зарядить ZMI 10, ёмкостью 20 000 мАч всего за 3.8 часа (при мощности 45 Вт), в то время как при традиционной зарядке 5В / 2A время зарядки составило бы более 9 часов.

Эффективная архитектура батареи

Традиционные одноячеечные аккумуляторы универсальных батарей, объединенные в параллель, не могут выдать 20 В при 45 Вт, поскольку максимальный ток в цепи составит 15 А, и более, что приведет к нагреву батареи, снизит её эффективность и безопасность.

Батарея ZMI 10 использует две параллели из трех аккумуляторов в каждой – всего 6 элементов LG по 3350 мАч. Это позволяет уменьшить рабочий ток в цепи до 7-8 А, что вдвое меньше, чем при традиционной архитектуре. Такое снижение тока уменьшает потери на нагревание и повышает эффективность преобразования.

Широкая совместимость с современными устройствами

Наличие в ZMI 10 встроенного Fairchild PD чипа в сочетании с самостоятельной разработкой компании PD (power delivery) – двухстороннего протокола передачи информации и энергии через порт Type-C, – совместимы с различными моделями ноутбуков и смартфонов, включая такие протоколы зарядки как QC3.0/QC2.0/Apple /BC1.2.

Решение проблемы нестандартных зарядных устройств

В городских электрических сетях частота тока составляет 50 Гц, после прохождения преобразователя AC-DC в зарядном устройстве, она повышается до 100 Гц. На осциллограмме это выглядит следующим образом:

Современные мобильные телефоны имеют емкостный сенсорный экран, поэтому некоторые пользователи при использовании нестандартных зарядных устройств могут столкнуться с неправильной его работой. При этом изображение прыгает или сенсор неправильно определяет нажатие. Это происходит потому, что зарядное устройство имеет более низкую частоту тока, с волнами не той конфигурации, что может привести к серьезной поломке, или эффекту «прыжков» на экране.

ZMI 10 заряжает устройства непосредственно от внутренней батареи, без необходимости превращать переменный ток в постоянный, а значит пропускать ток через низкочастотный генератор. Это обеспечивает более стабильное напряжение и предохраняет заряжаемые устройства от возможной поломки.

Таким образом, ZMI 10 на основе последних разработок зарядных устройств с технологией PD через интерфейс USB Type-C, представляет собой универсальную батарею с:

• Двойной энергетической архитектурой Intersil Buck-Boost и Texas Instruments;
• Энергоэффективным решением снижения тока, а значит и снижением потерь в электросхемах;
• Двухконтурной схемой подключения аккумуляторов в цепи;
• Отсутствием негативного влияния на заряжаемое устройство из-за тока не той частоты от нестандартных зарядных устройств.

Это делает ZMI 10 прорывным устройством в индустрии внешних аккумуляторов, поскольку только он способен заряжать ноутбуки и смартфоны через USB Type-C с мощностью до 45 Вт.

ZMI 10 формирует образ будущего для портативных аккумуляторов, – какими им быть, и на что ориентироваться в ближайшие годы.