Небольшой рассказ про то, как копеечная деталь рушит всю концепцию, и почему обычный пользователь этого не заметит. А также про общую проблему всех мощных автомобильных зарядок.

Essager – бюджетный бренд, давно обосновавшийся на AliExpress. Обычно они следят за качеством, и каких-то совсем фатальных просчетов до сего момента я у них не встречал. Но тут случай любопытный. Однако начнем лучше с общей проблемы для большинства зарядок в прикуриватель авто.

Проблема всех автомобильных зарядок

Немного теории из практики. После тестов пары десятков зарядок в прикуриватель во всей широте всплывает проблема охлаждения. В закрытом гнезде с этим сложности, поэтому большинство зарядок выдают обещанное лишь поначалу, а потом из-за перегрева постепенно сбрасывают мощность.

Например, для качественных моделей, где обещают на одном порту 30 Вт, это может выглядеть так: пока зарядка холодная, может выдать в пике 37-40 Вт, а спустя 15 минут скатывается к 20 Вт и ниже. С мощными аналогично: обещают 160 Вт, но через 10 минут они выдают только 80 Вт. Однако пользователи никогда не заметят этой проблемы.

В момент подключения к зарядке смартфон или гаджет берет доступный максимум и обычно показывает на экране, что ему требуется такое-то время для завершения процесса, или что зарядка идет в максимально быстром режиме. Пользователь видит это и успокаивается.

По мере перегрева напряжение на зарядке проседает, и как только оно выходит за рамки стандарта USB (это +-5%), гаджет снижает отбор тока, чтобы не перегружать источник. Это снижение происходит до момента, пока напряжение не вернется к регламентируемому. Далее все повторяется до тех пор, пока процесс перегрева не войдет в уравновешенную фазу. При этом отдача может снизится раза в полтора-два.

Все эти процессы гаджеты никак не отображают. В строке состояния по-прежнему будет виден статус быстрой или супербыстрой зарядки. Ну а потом пользователь в спешке хватает смартфон и обычно не задается вопросом, зарядился ли он за отведенное время на нужное число процентов. И если вдруг заподозрит «нехватку», то спишет на какие-то случайности или неточности – мало ли, показалось.

В целом, даже именитые производители зарядок и пауэрбанков периодически пользуются этим «лайфхаком», когда раздают обещания потенциальным покупателям.

А что там с Essager 80W?

Что пообещал производитель и что по тестам

Модель называется ES-CC10. Внешне все благородно. Алюминиевый корпус, аккуратное исполнение.

Характеристики у всех бюджетников лучше смотреть на корпусе. Как правило, они там указываются точнее, чем в карточке товара на маркетплейсе.

На порту Type-C должно быть 36 Вт, а на двух USB-A по 22,5 Вт. В сумме – 81 Вт.

Тестер показывает, что для порта Type-C прописаны стандартные профили вплоть до 36 Вт, а для режима PPS – до 55 Вт. В данном случае лучше ориентироваться на стандартные профили.

В итоге с искусственной нагрузкой с Type-C удалось снять 43 Вт. А с одного порта USB-A – целых 48 Вт.

В целом это разумная практика со стороны производителя – ставить в термонагруженных местах элементы с хорошим запасом по мощности и нагружать их затем лишь частично.

Три порта одновременно успешно выдают 80 Вт (больше не нагружал). Переплетение настроенных нагрузочных модулей выглядит в этот момент примерно так:

Пульсации в наиболее критичном режиме при 5 В и 3 А держатся на уровне 150 мВ и составляют 3%, что терпимо, но на грани. Стандарт ATX для питания чувствительной электроники требует, чтобы они не превышали 1% для 5-вольтовых каналов. Но это когда питание подается напрямую на микросхемы, а у гаджетов имеются свои контроллеры питания, которые могут что-то дополнительно сглаживать.

Перегрев

Он накрывает зарядку уже через пару минут. Напряжение проседает на всех портах, вместе с ним отдача падает с 80 Вт до ~50 Вт. И на этом процесс не заканчивается. В итоге тест на длительную работу пришлось проводить с нагрузкой лишь 30 Вт на одном Type-C. Большее зарядка не удерживает.

За 35 минут работы под такой нагрузкой инфракрасная камера показала температуру на алюминиевом корпусе в 88 градусов. При этом самые горячие элементы – глянцевые контакты. На них было хорошо за сотню, но инфракрасные приборы с такими поверхностями не работают, и точных цифр у меня сейчас нет. Мысль покрасить контакты в черный цвет или чем-то заклеить, чтобы инфракрасный прибор мог фиксировать показатели, пришла, к сожалению, позже. Поэтому приведу лишь снимок с температурой корпуса.

В любом случае, если температура на корпусе выше 76-80 градусов, внутри явно что-то идет не так. Да, типичные ШИМ-модули с полевыми или GaN-транзисторами по спецификациям имеют допустимый нагрев до 125 градусов, но они настолько малы, что сильно разогреть корпус зарядки не в состоянии.

Бесконечно набирать температуру они тоже не могут – на выходе у них падает напряжение, общая отдача снижается, и процесс сам-собой выходит на какое-то плато даже без вмешательства схем защиты (когда они есть). Например, была нагрузка 20 Вт, ШИМ перегрелся, напряжение упало. Контроллер гаджета заметил это и снизил отбор тока до момента, пока напряжение не вернулось в норму. В итоге отдача зафиксировалась на 14 Вт, а температура на ШИМ установилась в районе 138 градусов. Это классическая картина для каких-нибудь 300-рублевых моделей.

А вот с Essager 80W вперед выходит какая-то другая проблема. Тут под нагрузкой напряжение падает не только на выходе, но и почему-то на входе, что видно по встроенному вольтметру. Например, на источнике питания 13,6 В, а экран зарядки показывает 12,8. Без нагрузки показатели совпадают.

Разница в 0,8 вольта с током 6,5 А, который течет при нагрузке 80 Вт, дает потерю в 5,5 Вт, которые где-то должны уходить в тепло. Для такой крохи (зарядки) это не просто много, а очень много. В незапамятные времена мне дарили широкую подставку для кружки с подогревом, которая потребляла ~4,5 Вт. А тут у нас все это происходит в одной точке, да еще закрытой.

…оплавившийся корпус

Разборка зарядки после 35-минутного теста с нагрузкой 30 Вт подтвердила вышеописанную теорию. Пружина центрального контакта от перегрева деформировалась и вплавилась глубоко в корпус.

Но с чего вдруг ей так греться? У других же зарядок нормально все. Для ответа достаточно посчитать токи, которые она способна пропускать. Сначала измерим диаметр и следом сравним ее удельное сопротивление с удельным сопротивлением меди или алюминия, из которых обычно делают провода. Затем посмотрим в таблицу из ПУЭ с рекомендованными токами для соответствующих диаметров проводников.

Диаметр мизерный – всего 0,6 мм (0,28 мм²). Материал пружины похож на каленую сталь. Если бы проводник был медным, через него можно было бы пускать токи до ~3 А (см. таблицу).

Но у стали сопротивление в 6-7 раз выше: 0,12 Ом*мм²/м. против 0,017 Ом*мм²/м у меди. Следовательно, токи на уровне 0,5-1 А для пружинки уже предельные. А когда я нагружал зарядку на те же 30 Вт, там протекал ток 2,5 А, что примерно втрое выше допустимого для данного проводника. Отсюда он и превратился в нагревательный элемент.

Что в итоге

Из-за копеечной пружинки, подпирающей центральный контакт, зарядка вместо 80 Вт может безболезненно переносить нагрузку лишь в ~10 Вт. И именно до этого уровня она будет опускаться естественным путем при подключении любых смартфонов или гаджетов. Найдется ли такое устройство, которое не снизит начальную нагрузку на зарядку и сожжет все вокруг, - не знаю. По идее такого не должно быть, и все скатится к тем же 10 ваттам отдачи. Но все будет зависеть от типа устройства и его конкретной реализации.

Если вам интересно, что показывают в тестах другие зарядки, у меня собрана табличка, которую я периодически обновляю. Там же есть всякие рекомендации, поскольку идеальной зарядки еще не нашлось. Общее правило такое – если нужна зарядка в прикуриватель с отдачей 20 Вт на порт, то присматриваться надо к брендовым моделям, которые по заявлениям выдают на одном порту ~30-40 Вт. Тогда есть нормальный шанс на долговременную работу с требуемой отдачей.

Что же до Essager 80W, ну, вот такую фигню они иногда лепят. И это еще не самый плохой вариант. Смертельный для гаджетов разбирал недавно вот тут на Хабре.