핸드폰 충전과 관련된 몇 가지 상식.
충전 관련된 얘기들이 있어서... 몇 가지 적어 봅니다.
1A 대신 2.1A 아답터를 사용한다고 해서 모든 핸드폰이 다 충전이 빨리되지는 않습니다. 높은 A의 아답터를 연결한다고 해서 충전시간이 짧아지는 경우는 아마 거의 없을 겁니다. 말주변 없는 공대출신이라.. 이걸 어떻게 설명해야할지 모르겠습니다만... 대충 아래와 같습니다.
- 1A 아답터와 2.1A 아답터
충전 전류를 결정하는 것은 외부에 연결하는 아답터가 아니라 충전회로를 갖고있는 기기입니다. 즉, 휴대폰의 충전 전류는 휴대폰 내부의 충전회로가 결정합니다. 물론, 이 충전회로가 2.1A까지 충전하도록 세팅되어있다면 2.1A 충전기를 연결하는 것이 훨씬 빠릅니다만, 1A까지 충전하도록 설계된 충전회로에 2.1A 아답터를 꽂았다고 더 빨리 충전되진 않습니다. 현재까지 출시되어 있는 대부분의 핸드폰은 최대 1A로 충전하도록 설계되어 있습니다. 따라서, 시중에 있는 핸드폰에 2.1A 아답터를 연결했다고 충전이 더 빨라지진 않습니다.
충전 전류를 결정하는 것은 외부에 연결하는 아답터가 아니라 충전회로를 갖고있는 기기입니다. 즉, 휴대폰의 충전 전류는 휴대폰 내부의 충전회로가 결정합니다. 물론, 이 충전회로가 2.1A까지 충전하도록 세팅되어있다면 2.1A 충전기를 연결하는 것이 훨씬 빠릅니다만, 1A까지 충전하도록 설계된 충전회로에 2.1A 아답터를 꽂았다고 더 빨리 충전되진 않습니다. 현재까지 출시되어 있는 대부분의 핸드폰은 최대 1A로 충전하도록 설계되어 있습니다. 따라서, 시중에 있는 핸드폰에 2.1A 아답터를 연결했다고 충전이 더 빨라지진 않습니다.
- 그럼, 왜 최신 핸드폰이 2.1A 아답터를 지원 안하는가.
일반적으로, 안전을 이유로 최대 충전 전류를 낮추는 경우가 많습니다. 일반적인 경우라면, 설계할 때 완전충전시간을 "3시간 이내" 정도로 잡습니다. 3시간이 넘어가면 사용에 불편하다는 이유로, 그보다 약한 전류는 잘 사용하지 않습니다. 통상적으로 충전 전류를 1/2C내외로 사용합니다. 여기서 "C"는 배터리 cell 의 용량으로 이해하시면 됩니다.예를들어 800mAh 충전지의 1C는 800mA 입니다. 물론 리튬이온/리튬폴리머 배터리는 1C 충전이 가능합니다. 1C로 충전할 경우 약 1시간 30분이면 충전이 완료됩니다. 하지만 실제 대량 생산하는 제품은 안전을 생각해야하기 때문에 아주 보수적으로, 그보다 적은 전류로 충전하도록 설계합니다. 리튬이온/리튬폴리머 배터리는 300~500회 충반전을 하거나 생산 후 6개월 이상이 경과할 경우 그 용량이 80% 수준으로 떨어지며, 수명이 다해가는 경우 60% 수준까지도 떨어집니다. 충전 전류를 1C로 잡고 설계한다면 cell에 무리를 주는 경우가 생길 수 있습니다. 따라서 2000mAh 이하의 배터리를 가진 스마트폰은 1A를 최대 전류로 사용하는 경우가 많습니다.
일반적으로, 안전을 이유로 최대 충전 전류를 낮추는 경우가 많습니다. 일반적인 경우라면, 설계할 때 완전충전시간을 "3시간 이내" 정도로 잡습니다. 3시간이 넘어가면 사용에 불편하다는 이유로, 그보다 약한 전류는 잘 사용하지 않습니다. 통상적으로 충전 전류를 1/2C내외로 사용합니다. 여기서 "C"는 배터리 cell 의 용량으로 이해하시면 됩니다.예를들어 800mAh 충전지의 1C는 800mA 입니다. 물론 리튬이온/리튬폴리머 배터리는 1C 충전이 가능합니다. 1C로 충전할 경우 약 1시간 30분이면 충전이 완료됩니다. 하지만 실제 대량 생산하는 제품은 안전을 생각해야하기 때문에 아주 보수적으로, 그보다 적은 전류로 충전하도록 설계합니다. 리튬이온/리튬폴리머 배터리는 300~500회 충반전을 하거나 생산 후 6개월 이상이 경과할 경우 그 용량이 80% 수준으로 떨어지며, 수명이 다해가는 경우 60% 수준까지도 떨어집니다. 충전 전류를 1C로 잡고 설계한다면 cell에 무리를 주는 경우가 생길 수 있습니다. 따라서 2000mAh 이하의 배터리를 가진 스마트폰은 1A를 최대 전류로 사용하는 경우가 많습니다.
- micro USB가 적용된 핸드폰과 과거 20핀 TTA표준 커넥터가 적용된 핸드폰의 충전방식 차이.
micro USB는 외부에서 5V 전원만 공급하고 충전회로는 핸드폰 내부에 있습니다. 즉, 외부에 연결하는 것은 소위 "아답터"라고 부르는 AC to DC 변환기 입니다. TTA 표준 커넥터를 사용하는 핸드폰은 충전회로가 내부에 없으며, 외부에 아답터 기능과 함께 전류 제어까지 가능한 "충전기"를 연결해줘야합니다.
정리하면, micro USB 기기는 외부에 "아답터"가 연결되고 20핀 컨넥터 기기는 외부에 "충전기"가 연결됩니다.
micro USB는 외부에서 5V 전원만 공급하고 충전회로는 핸드폰 내부에 있습니다. 즉, 외부에 연결하는 것은 소위 "아답터"라고 부르는 AC to DC 변환기 입니다. TTA 표준 커넥터를 사용하는 핸드폰은 충전회로가 내부에 없으며, 외부에 아답터 기능과 함께 전류 제어까지 가능한 "충전기"를 연결해줘야합니다.
정리하면, micro USB 기기는 외부에 "아답터"가 연결되고 20핀 컨넥터 기기는 외부에 "충전기"가 연결됩니다.
- 충전기와 아답터의 차이
충전기는 아답터 회로를 포함하여 이에 더하여 배터리를 빠르고 효율적이며 안전하게 충전한 수 있도록, 전류와 전압을 제어하고 충전 정도를 측정하여 충전 완료 시점을 결정하는 등의 각종 제어 회로가 포함합니다.
아답터는 단순히 AC의 가정용 전원을 특정 전압의 DC로 바꿔주는 역할만 합니다.
충전기는 아답터 회로를 포함하여 이에 더하여 배터리를 빠르고 효율적이며 안전하게 충전한 수 있도록, 전류와 전압을 제어하고 충전 정도를 측정하여 충전 완료 시점을 결정하는 등의 각종 제어 회로가 포함합니다.
아답터는 단순히 AC의 가정용 전원을 특정 전압의 DC로 바꿔주는 역할만 합니다.
- 표준 USB 충전 방식
USB 전원을 이용한 충전을 하려는 기기가 늘어나면서, USB 협회에서 Host와의 통신 없이 간단한 상태 확인만으로 USB 전원을 공급하는 표준을 제정하였습니다. 원래 USB는 host에 커넥터가 꼽히는 순간 서로의 기기를 확인하고 초기화하는 좀 복잡한 과정을 거치게 됩니다. 그런데 어짜피 CPU도 없고 OS가 올라간 것도 아닌 충전기에서 이런 짓을 할 수도 없고 해서, 새롭게 USB 상태 인식 방법을 개정 하였습니다. 기존에 error로 분류된 USB 상태를 좀 세분화해서 D+/D- 신호가 특정 상태에 있을 때, 이를 충전기가 연결된 상태로 인식하기로 정하였습니다.
따라서 USB 충전 표준을 따르는 충전기(아답터)에 USB 충전 표준을 따르는 기기를 연결하면 USB host가 아니라 충전기(아답터)라고 인식을 제대로 하게 됩니다.
USB 전원을 이용한 충전을 하려는 기기가 늘어나면서, USB 협회에서 Host와의 통신 없이 간단한 상태 확인만으로 USB 전원을 공급하는 표준을 제정하였습니다. 원래 USB는 host에 커넥터가 꼽히는 순간 서로의 기기를 확인하고 초기화하는 좀 복잡한 과정을 거치게 됩니다. 그런데 어짜피 CPU도 없고 OS가 올라간 것도 아닌 충전기에서 이런 짓을 할 수도 없고 해서, 새롭게 USB 상태 인식 방법을 개정 하였습니다. 기존에 error로 분류된 USB 상태를 좀 세분화해서 D+/D- 신호가 특정 상태에 있을 때, 이를 충전기가 연결된 상태로 인식하기로 정하였습니다.
따라서 USB 충전 표준을 따르는 충전기(아답터)에 USB 충전 표준을 따르는 기기를 연결하면 USB host가 아니라 충전기(아답터)라고 인식을 제대로 하게 됩니다.
- PC의 USB 2.0 포트를 이용한 충전
만일, PC에 있는 USB를 핸드폰에 연결한다면 핸드폰은 USB 2.0 규격에 맞게 충전 전류를 500mA 이하로 제한합니다. 아무리 PC의 USB 포트를 개조하여 사용 가능 전류량을 늘린다고 해도, 핸드폰이 이것을 정상적인 USB 2.0 포트라고 인식한다면 충전 전류는 이보다 높아지지 않습니다.
만일, PC에 있는 USB를 핸드폰에 연결한다면 핸드폰은 USB 2.0 규격에 맞게 충전 전류를 500mA 이하로 제한합니다. 아무리 PC의 USB 포트를 개조하여 사용 가능 전류량을 늘린다고 해도, 핸드폰이 이것을 정상적인 USB 2.0 포트라고 인식한다면 충전 전류는 이보다 높아지지 않습니다.
참....제가 봐도 두서 없네요.
10년정도 전자기기를 개발해왔고.. 충전 회로를 직접 설계하기도 했었습니다만..
그래도 모든걸 다 아는 건 아니니..
혹시 틀린 내용이 있다면 정정리플 달아주시기 바랍니다.
잘 모르는 사람들이 대충 쓴 글보다는 도움이 많이 되네요.
간혹 USB 전력이 떨어지는 PC 의 경우에는 추가적인 전력 케이블이 도움이 되는 경우도 있다고 합니다.
나우테스님의 자작 USB 충전기 관련 글 링크도 첨부할께요 ^^;;
http://clien.career.co.kr/cs2/bbs/board.php?bo_table=lecture&wr_id=102276&sca=&sfl=wr_name%2C1&stx=%EB%82%98%EC%9A%B0%ED%85%8C%EC%8A%A4
아무것도 모르는 저도 '아하, 이런식이구나'하며 이해할 수 었습니다.
감사합니다.
앱 개발을 하는데 언제나 충전을 시켜 놓고 싶어요~!
한가지 내용을 추가드리면,
핸드폰에서 Charging current를 결정하는 방법은 Micro USB 에 있는 USB ID(저항) 핀을 읽어서 구분합니다. 그래서 제조사에서 제공하는 1.5A 나 2.0A 등과 같은 고속 충전용 아답터는 제조사에서 정한 특정 USB ID(저항)핀이 들어오는 경우에만 Charging current를 1.5/2A로 세팅해서 동작하도록 설계되어 있습니다. 그 외 아답터가 연결된 USB Cable이 들어오면 통상 1A로 충전합니다. 그래서 시중에서 파는 타제조사 아답터, 더 정확히 말하면 USB ID값이 다른 USB Cable를 사용했을때는 2A용 아답터를 사용했더라도 2A로 동작하지 않습니다.
이게 참 USB ID값을 표준화해서 통일해서 사용하면 편한데... 만만한게 USB라서 MHL로 HDMI영상도 뽑아야 하고, 공장에서 USB ID값을 사용해야 하고, OTG Cable도 인식해야 하고, 일반 USB Cable도 인식해야 하고 할일이 참 많네요.
탭과 아이패드 외에 얼마나 많은 기기가 이 방식을 쓰고 있는지 궁금합니다.
단순 어댑터의 경우는 문제가 있겠네요
예로 네비보면 기기마다 12V 1A, 1.5A, 2A로 다르게 사용되던데
이 경우는 혼용해서 사용하면 안되겠네요?
제가 사용한 것은.. 물론 외장HDD용 전원공급라인이 있는 Y케이블이긴 한데... 끝부분이 miniUSB입니다.
mini->micro로의 컨버팅이 필요한데.. 제가 사용하는 젠더가, 충전용 젠더입니다. Data+/- 가 없어요. 단순충전만 되도록 되어 있어요.
따라서, USB2.0으로 인식자체가 되지 않고, 일반적인 충전기의 공급전원과 동일하게 됩니다.
그래서인지, 충전속도가 확실히 빨라지더라구요.
그리고 와이브로 에그같은 TTA20핀 4.2V 2A출력되는 "충전기"에 일단 피쳐폰을 물리면 고장 날 가능성이 있다는데 정말 고장 날 가능성이 있나요? 아니면 책임회피용인가요...?...
만야 반만 열으면 시간당 5L물이 나오겠죠.. 이것도 똑 같습니다.
그리고 자기 정격 보다 적게 끌어 가는 것은 어댑터에서 아무 문제가 없습니다. 열도 적게 나고 소모 전류가 줄어 드는 것이죠.
음.. 그리고 와이브로 에그에 전원 출력이 있는건가요?;; 제가 잘 모르겠습니다;
추가적으로 배터리는 CV/CC상태가 있는데..보통 80%까지가 고속충전 모드,
이후 일정 전압이 된 뒤에는 CV상태로 저속 충전이 됩니다.
http://blog.lyuso.net/65527
여기 보면 설명이 잘 되어 있으니 참고하시면 좋아요
즉, [더 높은 전류]로 충전하게 되면, 보통 [온도가 더 높이] 올라갑니다.
이때, 각 단말사별의 내부기준(단말의 온도는 어느이상 올라가면 안된다)이 있고,
이 기준에 맞추다보면, [충전전류]를 무작정 올리지 못하게 되기도 합니다..
핸드폰에는 충전제어회로가 있을텐데 왜 외부 충전기에 이런 기능이 있는지 모르겠네요.
제 경우 망간건전기 충전용으로 사용했습니다. 별도충전회로가 없어도 되니까요..