Schnellladestandards, eine kleine Übersicht

Schnellladestandards für Smartphones wirken auf den ersten Blick sehr simpel, können aber diverse Tücken haben.

In diesem kleinen Artikel möchte ich ein paar gängige Fragen zu Quick Charge, USB Power Delivery und generell zu Schnellladestandards versuchen zu beantworten.

Ich hoffe dies hilft Euch vielleicht etwas weiter!

 

Wie arbeiten die Schnellladesysteme?

Grundsätzlich beseht ein Schnellladesystem aus zwei Komponenten, dem Smartphone und dem passenden Ladegerät. Hier gibt es Schnellladestandards die herstellerübergreifend arbeiten und Hersteller proprietäre Standards.

Beispiele für proprietäre Standards wären Huaweis Super Charge, OnPlus Dash Charge oder auch Samsungs Adaptive Fast Charge.

Herstellerübergreifende Standards wären zum Beispiel Quick Charge, Pump Express oder USB Power Delivery.

Diese Ladestandards kann man nun nach der Funktionsweise in zwei Gruppen unterteilen.

Erstere Gruppe bestehend aus Super Charge, Desh Charge oder Pump Express nutzen eine Spannung von 5V setzen aber auf einen sehr hohen Strom. Die zweite Gruppe bestehend aus Quick Charge oder USB Power Delivery, welche anstelle des Stroms die Spannung erhöhen.

Bei der Ladegeschwindigkeit gibt es zwei wichtige Faktoren, Spannung (Volt/V) und Strom (Ampere/A). Beide Werte multipliziert ergeben Watt.

Heißt 5V und 2A oder 2V und 5A ergeben effektiv die gleiche Leistung.

Normale USB Ports verfügen über 5V und 0,5-2,4A. Huawei nutzt bei seinem Super Charge ähnlich wie OnePlus mit seinem Dash Charge ebenfalls 5V, erhöht aber den Ladestrom auf teils über 5A.

Quick Charge und USB Power Delivery hingegen nutzen in der Regel kleinere Ströme (1-5A) aber eine höhere Spannung von bis zu 20V.

Effektiv werden über beide Methoden ähnliche Ergebnisse erzielt. Zwar sind die Systeme mit höherem Strom aktuell meist etwas schneller, aber ich finde die Lösung mit höherer Spannung eleganter und universeller einsetzbar.

Ein höherer Strom hat den Nachteil das dies dickere und bessere Kabel benötigt und mehr Hitze entwickelt, es gibt aber intern weniger Umwandlungsprozesse daher ist das Ganze oftmals schneller.

Eine höhere Spannung hingegen ist in einem gewissen Rahmen leichter zu übertragen. Es können dünnere und längere Kabel verwendet werden. Daher werden auch für die Stromübertragung Hochspannungsleitungen und keine Hochstromleitungen genutzt. Allerdings muss die höhere Spannung erst im Smartphone umgewandelt werden, was komplexer ist und gegebenenfalls Tempo frisst.

 

USB Power Delivery und Quick Charge

Quick Charge ist ohne Frage der bekannteste und meist verbeiteste Schnellladestandard, welcher auch sehr gut funktioniert! Allerdings hat Quick Charge einen Nachteil, Quick Charge gehört Qualcomm.

Qualcomm ist ein großer Smartphone Prozessor Hersteller. Kauft also beispielsweise LG oder HTC einen Prozessor von Qualcomm befindet sich so zusagen Quick Charge mit im Paket und kann vom jeweiligen Smartphone Hersteller genutzt werden.

Nutzt nun aber ein Hersteller keinen Prozessor von Qualcomm müsste dieser für die Nutzung von Quick Charge Lizenzgebühren zahlen.

Dies macht natürlich niemand gerne, daher setzen Hersteller wie Huawei oder auch Apple, die keine Qualcomm Chips nutzen, auch nicht auf Quick Charge.

Samsung scheint hier aber einen Deal mit Qualcomm laufen zu haben, denn Samsungs Adaptive Fast Charge ist mehr oder weniger 1 zu 1 Quick Charge 2.0 nur unter einem anderen Namen.

Neben den Lizenzgebühren hat Quick Charge noch einen Nachteil, die Leistung. Quick Charge 2.0 und 3.0 schaffen maximal 18W. Dies ist sicherlich flott, aber für größere Geräte auch nicht super viel, ganz zu schweigen von Notebooks.

USB Power Delivery heißt für beide Probleme die Lösung. USB Power Delivery ist ein offizieller Standard von den Machern des USB Standards.

Hierdurch kann JEDER Hersteller ohne Gebühren auf USB Power Delivery zurückgreifen. Zusätzlich können über USB Power Delivery bis zu 100W übertragen werden, was diesen Standard auch für Notebooks durchaus interessant macht.

USB Power Delivery konnte zudem zwei große Unterstützer gewinnen, Apple und Google. Alle neueren Apple Smartphones, Tablets und Notebooks nutzen USB Power Delivery zum schnellen Aufladen.

Google setzt bei seinen eigenen Smartphones trotz Qualcomm Prozessoren ausschließlich auf USB Power Delivery. Zudem hat Google im Hintergrund wohl angedroht proprietäre Schnellladesysteme für Android Smartphones zu verbieten.

Dies hatte Erfolg. Qualcomms Quick Charge 4.0 ist mit USB Power Delivery kompatibel! Somit unterstützen viele aktuelle Android Smartphones mit Snapdragon 845/835/636/660 sowohl Quick Charge wie auch USB Power Delivery.

Auch einige Huawei Smartphones unterstützen neben dem Hersteller eigenen Super Charge USB Power Delivery.

Kommen wir noch kurz auf die Leistung zu sprechen.

Quick Charge 2.0 kann 5V 3A, 9V 2A und 12V 1,5A liefern. Quick Charge 3.0 erlaubt eine ähnliche Leistung (maximal 18W), aber die Spannung kann komplett frei zwischen 5V und 12V reguliert werden und ist nicht auf diese festen Abstufungen angewiesen.

Dabei sind Quick Charge 2.0, 3.0 und 4.0 Geräte untereinander völlig kompatibel.  Ihr könnt ein Quick Charge 4.0 Gerät mit (mehr oder weniger) vollem Tempo an einem Quick Charge 2.0 Ladegerät laden und umgekehrt.

Während bei Quick Charge alle Ladegeräte immer 18W Leistung haben, gibt es bei USB Power Delivery mehr oder weniger unendlich viele Abstufungen.

Es stehen 5V, 9V, 12V, 15V und 20V zur Verfügung. Dabei muss ein Ladegerät aber nicht alle Spannungen vorweisen. Smartphone Ladegeräte haben beispielsweise meist nur 5V und 9V Spannungsstufen, mehr benötigen Smartphones nicht. Das Ladegerät der Switch hat 5V, 9V und 15V.

Zudem kann die Leistung auf jeder dieser Stufen zwischen 1A und 5A nach Ladegerät variieren. Dies macht gerade bei Notebooks die Sache etwas komplexer.

Für Ströme über 3A sind im Übrigen spezielle USB C Kabel von Nöten, daher haben die meisten Ladegeräte auch nur 3A im Maximum auf jeder Spannung.

 

Welche Geräte unterstützen USB Power Delivery?

Oftmals wird leider die Unterstützung von USB Power Delivery von vielen Herstellern etwas versteckt. Erst einmal könnt Ihr davon ausgehen, dass alle Smartphones mit Quick Charge 4.0 auch USB Power Delivery unterstützen, sofern der Hersteller dies nicht gezielt deaktiviert hat.

Also habt Ihr ein Smartphone mit Snapdragon 845/835/636 oder 660 stehen die Chancen gut, dass dieses USB Power Delivery unterstützt.

Auch neure Huawei Flaggschiffe scheinen durchgehend USB Power Delivery zu unterstützen. Dies kann ich für das Mate 9, Mate 10 Pro und P10 Plus sicher bestätigen.

Hier eine weitere Liste mit Geräten welche sicher USB Power Delivery zum Schnellladen unterstützen:

  • Apple iPad Pro 10.5
  • Apple iPad Pro 12.2
  • Apple iPhone 8 (Plus)
  • Apple iPhone X
  • Apple MacBook
  • Apple MacBook Pro (14,5V oder 20V)
  • ASUS Zenfone 5z
  • BQ Aquaris X2 / X2 Pro
  • Dell XPS 13 (20V)
  • Dell XPS 15 (20V)
  • Google Pixel
  • Google Pixel 2 (XL)
  • Google Pixel C
  • Google Pixel XL
  • Huawei Mate 10 Pro
  • Huawei Mate 9 (9V)
  • Huawei P10 (9V)
  • Huawei P10 Plus (9V)
  • LG G6 (9V)
  • LG G7
  • LG Gram 2017
  • Nintendo Switch (14,5V)
  • Razer blade Stealth
  • Samsung Galaxy S8 (5V 3A oder 9V)
  • Samsung Galaxy S8 Plus (5V 3A oder 9V)
  • Samsung Galaxy S9 (Plus)
  • Sony Xperia XZ2

Wichtig sowohl beim Samsung Galaxy S9 wie auch S8 ist der USB Power Delivery Support teils etwas zickig.

 

Ist USB Power Delivery schneller als Quick Charge und Super Charge? 

Falls Ihr ein Smartphone mit USB Power Delivery und Quick Charge Unterstützung habt könnte sich die Frage stellen was ist schneller und effizienter?

Die Antwort ist einfach, beides ist in der Regel gleich schnell!

Bei der Effizienz wird es etwas schwieriger. Ich konnte hier tatsächlich beobachten das viele Ladegeräte die sowohl einen Quick Charge wie auch USB Power Delivery Anschluss haben über den Power Delivery Anschluss auch etwas effizienter sind.

Beispielsweise, dass Anker PowerPort II PD erreicht bei 10W Last über den Quick Charge 3.0 Port eine Effizienz von 78%, beim USB PD Port 83%. Eine ähnliche Tendenz zugunsten von Power Delivery konnte ich bei einigen Ladegeräten beobachten.

Im Duell Power Delivery vs. Huawei Super Charge sieht es aber für Power Delivery nicht ganz so gut aus. Die Super Charge Integration bei Huawei Geräten ist einfach tiefer und besser.

Heißt das Huawei Mate 10 Pro erreicht an einem normalen 5V Port 5V 1,8A also 9W, an einem Power Delivery Port 9V 1,8A also  16,2W und am Super Charge Ladegerät 4,5V 4,6A also 20,7W.

USB Power Delivery ist also schneller als normales Laden, aber etwas langsamer als das proprietäre Super Charge.

 

USB Power Delivery und Notebooks

USB Power Delivery kommt auch bei einigen Notebooks zum Einsatz. Allerdings ist hier die Integration teils etwas „komplex“.

Grundsätzlich kann jedes USB Power Delivery Ladegerät und Powerbank bis zu 5 Spannungsstufen haben, 5V, 9V, 12V, 15V und 20V. Je nach Leistung des Ladegerätes kann jede dieser Stufen zwischen 1A und 5A besitzen. Das Maximum wären also 20V 5A (100W). Aber gerade Powerbanks haben meist eine recht beschränkte Leistungsfähigkeit, wo das Problem liegt.

Die Apple MacBook Pros sind hier absolut vorbildlich! Egal was man von Apple hält aber hier haben sie einen perfekten Job gemacht von dem sich jeder Hersteller eine Scheibe abschneiden könnte.

Apple MacBooks (Pro) akzeptieren fast alle Spannungen und Ströme die Ihr diesem vorsetzt. Ein MacBook kann also mit 5V 2A, 9V 2A, 15V 1A+ oder 20V 1-3A laden, je nachdem was für ein Ladegerät Ihr anschließt.

Hierdurch kann ein Apple MacBook Pro an fast jeder Powerbank und an fast jedem Ladegerät laden, natürlich mit unterschiedlichem Tempo, aber es lädt.

Dies kann man meiner Erfahrung nach nicht über Windows Notebooks sagen! Windows Notebooks sind hier in der Regel recht zickig und akzeptieren nur eine 20V Spannungsstufe. Hat also das Ladegerät oder die Powerbank keine 20V Spannungsstufe kann man das Aufladen komplett vergessen!

Um die ganze Sache noch komplizierter zu machen benötigen einige Notebooks eine „Mindestleistung“. Beispielsweise das Dell XPS 13 9370 benötigt mindestens 20V und 1,5A damit dieses lädt und selbst das reicht nicht immer.

Viele Windows Notebooks benötigen mindestens 20V und 2A. Leider ist es fast unmöglich herauszufinden was die genauen Mindestvoraussetzungen sind. Wenn Ihr auf Nummer sicher gehen wollt, versucht die Daten des Ladegerätes zu erreichen, hat dieses 45W sollte ein 45W USB Power Delivery Ladegerät sicher auch funktionieren.

Wichtig! Wählt Ihr ein kleineres Ladegerät als die originale Beilage ist es möglich, dass das Aufladen effektiv auch langsamer geschieht, bzw. je nach Last völlig stoppt.

Nutzt Ihr ein 30W Ladegerät an einem Apple MacBook Pro ist dies genug das Notebook auch beim gleichzeitigen Video schauen, Websurfen oder Office Nutzung zu laden. Lastet Ihr das Notebook sehr stark aus, beispielsweise Ihr schneidet ein Video, dann kann es aber passieren, dass 30W nicht genug sind gegenzuladen. In diesem Fall wird der Akku langsam entladen!

Aktuelle Notebooks benutzen beim Websurfen usw. in der Regel zwischen 8-20W, bei Volllast kann dies je nach Notebook auf 40W+ problemlos ansteigen.

Aber warum sind Apple MacBooks hier so viel unproblematischer als Windows Notebooks? Eine genaue Antwort kann ich Euch nicht sagen, aber ich habe zwei Theorien.

Option A, Windows Notebook Herstellern ist es einfach egal, dass es praktisch ist sein Notebook an einer beliebigen Powerbank zu laden. Ihr sollt ja wenn es nach diesen geht eh nur original Zubehör nutzen.

Option B, es fehlen die Ladecontroller. Es ist aber auch möglich, dass dies einen technischen Grund hat. Dell, Acer, ASUS usw. Designen zwar Notebooks selbst, entwickeln aber keine eigenen Prozessoren oder Controller. Diese werden einfach auf dem Weltmarkt zugekauft. Eventuell gibt es hier einfach keinen Ladecontroller der mit allen Spannungen und hohen Strömen gleichzeitig umgehen kann.

Apple hingegen hat in seinen Notebook teils Eigenentwicklungen bzw. nimmt so viele Geräte ab dass Zulieferer für Apple exklusive Chips Designen. Es ist also möglich das Apple einfach aktuell die exklusive Rechte am einzigen Ladecontroller hat der aktuell in der Lage ist an jeder USB Spannungsquelle zu laden.

Praktisch nehme ich an es ist vermutlich eine Mischung aus beiden Punkten. Es verursacht für Hersteller Arbeit und Kosten sein Notebook an allen Powerbanks ladbar zu machen und die dafür passenden Ladecontroller/Elektronik scheinen noch recht selten zu sein.

 

Kann mein Gerät bei nicht Kompatibilität kaputt gehen?

Eine Frage die sich sicherlich viele Nutzer stellen ist, ob es zu Beschädigungen kommen kann wenn auf einen falschen Ladestandard gesetzt wird, bzw. bei USB Power Delivery die falsche Spannungsstufen verfügbar sind.

Die Antwort ist ein klares, eigentlich nicht.

Keiner der Schnellladestandards jagt einfach eine höhere Spannung durch die Leitung. Es gibt zuerst eine Kommunikation mit dem angeschlossenen Gerät, frei nach dem Motto „hey welche Spannungen kann ich dir nach Standard XYZ liefern?“.

Reagiert darauf das angeschlossene Gerät nicht wird entweder gar keine Spannung angelegt oder nur die „sicheren“ 5V.

Dies gilt auch für Notebooks, sofern sich der Hersteller an den Standard gehalten hat gibt es hier eine Kommunikation. Kann sich nicht auf eine Spannung geeinigt werden, wird einfach nix passieren bzw. meist wird das Notebook Anfangen die Powerbank zu laden.

Michael Barton

Vielen Dank fürs Lesen! Sollte mein Bericht euch geholfen haben würde ich mich über einen erneuten Besuch meiner Webseite und/oder dem Folgen meines Twitter freuen! Vielen Dank!

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