Evaluation du protocole Quick Charge 2.0

Le protocole de charge Quick Charge 2.0 a été défini et lancé par Qualcomm . Ce protocole est resté sa propriété à ce jour. Il a pour objectif de réduire le temps de charge des smartphones et tablettes qui implémentent ce protocole.

La conformité des matériels se réclamant de ce protocole est vérifié par le laboratoire UL de Fremont en Californie  . La liste complète des matériels homologués est tenue à jour sur le site Qualcomm. Il est recommandé de vérifier la présence dans cette liste du matériel dont l’achat est envisagé, des matériels  »dits conformes » commencent à apparaître sur le marché……

1°) Principe du protocole:

Il est assez difficile de trouver des éléments techniques concernant ce protocole. J’ai trouvé ce schéma sur le site HTC qui donne quelques informations

quickcharge_2.0_spec

Ces éléments m’ont conduits à faire un test sur ma tablette Sony Xpéria Z3 compact qui est certifiée conforme Quick Charge 2.0: Les tension des  lignes D+ et D- sont entre 0.14 et 0.38V au repos . Lorsqu’un chargeur,  lui aussi certifié conforme, est connecté on constate que les tensions des ligne D+ et D- passent immédiatement à  0,7 V , la tension chargeur est à 5V, puis une fraction de seconde plus tard la tension de la ligne D+ passe à  3,3 V  alors que la tension de la ligne D- reste vers les 0,8V , le tension chargeur passe alors à 9V. On se retrouve alors bien dans la configuration décrite sur le schéma HTC ci-dessus.

Si on utilise un chargeur standard la tension des lignes D+ et D-  restent aux alentours de 0.9V et la tension du chargeur reste à 5V.

De même  si on utilise un câble de charge sans ligne de données ou un dock sans contact avec les lignes de données, le chargeur même certifié Quick Charge 2.0 reste avec une tension de sortie de 5V, puisqu’il ne peut pas identifier le type de smartphone ou de tablette auquel il est connecté.

Si on connecte un smartphone ou  une tablette non conforme au protocole Quick Charge 2.0 à un chargeur certifié la tension de sortie du chargeur reste aussi à 5V

2°) Chargeur testé:

J’ai utilisé le chargeur AUKEY PA-T2 qui dispose d’une sortie conforme Quick-Charge 2.0 et deux sorties  »traditionnelles ».

 

Chargeur Aukey PA-T2 b

 

J’ai relevé les caractéristiques courant tension de ces deux types de sorties sur des charges résistives. La caractéristique du chargeur Sony fourni avec la tablette Xperia Z3 compact est aussi représentée pour comparaison

Caracteristiques chargeurs Aukey Sony

En connectant la tablette Sony en parallèle du jeu de résistances de test on peut effectuer un relevé de caractéristiques de la sortie QC2.0 configurée en 9V:

Caracteristiques chargeursAukey 9V

 

On peut noter que les performances en courant annoncées : 2A sur les sorties en 5V ou 9V sont largement tenues

3°) Résultats des tests en vraie grandeur

A) Tablette Sony Xperia Z3 compact

Afin de mettre d’évaluer l’apport d’un chargeur Quick Charge2.0, j’ai effectué les relevés des courants de charge obtenus d’une part avec le chargeur Sony EP et le cordon, tous deux fournis avec la tablette  et d’autre part  avec le chargeur Aukey connecté sur la sortie QC 2.0 et le cordon fourni avec.

Charge Sony vs Aukey

 

On constate une très nette réduction du temps de charge: on passe de 4h46mn  à 2h27mn , soit presque une réduction par deux du temps de charge….. Spectaculaire.

Vu les niveaux de courant atteints: 2,7A ,on peut se demander si les caractéristiques électriques des cordons USB et de leurs connecteurs ne deviennent pas critiques. J’ai donc associé  le chargeur Aukey à des cordons de différents fournisseurs.

Tablette Sony test cordons

Les relevés reportés dans cette figure montrent que c’est la cordon Sony livré avec la tablette qui est le plus performant.

On a enregistré des courants de charge de 3A alors que la notice du chargeur n’indique que 2 A. En fait la tension de sortie du chargeur descend nettement en dessous de 9V ( on est déjà à 8,2V avec 2,8A sur le relevé effectué), mais elle reste suffisante pour fournir 3A à la tablette avec un très bon cordon, Par contre les  9V de sortie ne sont même pas suffisants pour atteindre les 2A avec un mauvais cordon comme le  »no name »  utilisé ici……

Il faut donc être attentif à la qualité des cordons pour tirer la meilleur parti de ce type de chargeurs.

B) Smartphone Nexus 5

Le smartphone Nexus 5 n’est pas Quick Charge 2.0 compatible. Que peut apporter dans ce cas le chargeur Aukey?

Charge Nexus  fonction du chargeur

Ces essais ont été réalisés avec le cordon USB Sony qui s’est révélé être le plus performant au cours des essais sur la tablette.

Le chargeur Aukey ne se révèle pas le plus performant dans cette série d’essais comparatifs. On peut se demander d’où provient la différence entre ces chargeurs?

Caracteristiques chargeurs a

On constate que le courant de charge est d’autant plus élevé que le tension de sortie du chargeur est élevée. Ainsi le chargeur LG , bien que limité en courant à 1,2A délivre plus de courant lors de la charge du Nexus 5 que le chargeur Sony qui lui est censé pouvoir délivrer 1,5A …..

Comment interpréter cette observation?

J’ai comparé la tension du chargeur EP-TA10EWE directement à la sortie du boitier puis au bout du cordon Sony ( au niveau de la prise micro-usb) : J’ai obtenu les résultats suivants:

 Simulations de pertes

On constate que , bien que la tension de sortie du générateur augmente quand le courant augmente, il se passe exactement le contraire au bout du câble ,c’est à dire  à l’entrée du smartphone ou de la tablette ( courbe rouge) . On obtient une bonne simulation de cette observation (courbe verte) en introduisant une  résistance série de 0.31Ohm  au schéma équivalent du chargeur. Cette dernière résistance représente l’ensemble des résistances liées aux  connecteurs, à leurs contacts et au câble du cordon.

On constate que les pertes de tension peuvent vite devenir importantes et limiter la disponibilité de courant pour le smartphone ou la tablette à charger. C’est cette observation qui a conduit Qualcomm à introduire  d’autres tensions de chargeur: 9V et 12V. Toutes fois on se rend compte que basculer de 5V à  9V la tension d’alimentation est loin de tout régler: on voit bien que la chargeur Aukey ne travaille pas du tout dans des conditions normales quand il alimente la tablette Sony : le courant de 3A et la tension correspondante ( probablement inférieure à 8V) sont en dehors des spécifications du chargeur: 2A et 9V …… Il est probable que c’est la raison pour laquelle le nouveau standard Qualcomm QC3.0 prévoit des incrémentation de la tension de sotie du chargeur par pas de 0,2V ….. C’est bien plus satisfaisant sur le plan théorique, reste à le mettre en place en pratique sans créer des chargeurs trop complexes.

 

4°) Conclusion

Le nouveau protocole de charge QuickCharge 2.0 accélère effectivement la charge des  smartphones et tablettes compatibles avec cette norme. Par contre il faut être attentif à la qualité des cordons utilisés faute de quoi on peut perdre une grande partie de l’avantage de cette norme.

L’analyse de divers chargeurs à ma disposition montre que la vitesse de charge des  smartphones et tablettes est aussi corrélée au niveau effectif des tensions des chargeurs utilisés. Ce paramètre n’apparaît pas dans  les caractéristiques  des chargeurs indiquées par les fournisseurs…… c’est dommage…..

Dans tous les cas la vitesse de charge des smartphones et tablettes est aussi plafonnée par le courant maximal que peut admettre chacun de ces smartphones ou tablettes. Ainsi la courbe de charge du Nexus 5 obtenue avec la chargeur Samsung EP-TA10EWE et le cordon Sony s’est révélée être la courbe maximale, en effet certains autres chargeurs et câbles m’ont donné exactement la même courbe de charge.

 

 


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