В Україну прийшли морози, а це значить, що власники iPhone почали грати в традиційну гру «не дай смартфону замерзнути», бо він вимкнеться. Мобільники інших брендів досить легко переживають морози і не вимикаються. Але серед десятків виробників смартфонів саме гаджети Apple отримали репутацію тих, що бояться холоду. Аналіз конструкції iPhone дозволяє легко відповісти на питання чому так відбувається.
Батареї не люблять морози
Батареї – це хімічні джерела енергії, а швидкість протікання хімічних реакцій залежить від температури речовин, які беруть в ній участь. Зміна температури на кожні 10 градусів приблизно змінює швидкість хімічної реакції в два рази.
Літій-іонні батареї не є винятком, і вони також віддають меншу ємність при зниженні температури. Помітне зменшення ємності відбувається при температурах менше нуля градусів Цельсію.
Ось графік, який показує зменшення доступної ємності li-ion батареї при зниженні температури. При температурі -10 градусів Цельсію ємність падає майже на 30%, при температурі -20 градусів – попрощайтеся із 50% ємності.
Не хвилюйтеся, щойно батарея відігріється – її ємність повернеться. Але на морозі вона знову впаде.
Батареї деградують з часом
Літій-іонна батарея деградує з віком навіть якщо лежить на полиці. Використання лише пришвидшує цю деградацію. Швидкість цієї деградації залежить від температури, в якій працювала батарея. Також на швидкість деградації впливає струм її розряджання – запам’ятайте це.
На графіку тестування низки li-ion акумуляторів ємністю 1500 мА*год:
Їх розряджали тим струмом 1500 мА або 1,5 А – запам’ятайте порядок цифр.
Батареї люблять повільне розряджання
Ємність батареї безпосередньо залежить від того, яким струмом її розряджають відносно до її номінальної ємності. Графік показує залежність ресурсу батареї від струму, яким вона розряджається та заряджається. Номінальна ємність батареї позначена літерою С.
Наприклад, батарея ємністю 700 мА*год найповільніше знижуватиме свою ємність, якщо її розряджати струмом 700 мА (0,7 Ампера). При розряджанні струмом 1400 мА (1,4 А) швидшкість деградації помітно зросте. Якщо її розряджати втричі вищим струмом (2100 мА, 2,1 А) – вона прослужить на 30% менше циклів.
Швидкий процесор вимагає енергії
Процесор з точки зору фізики є електричним обігрівачем – майже уся спожита ним енергія перетворюється в тепло. Тому чим продуктивніший процесор, тим більше він споживає (при усіх інших однакових умовах: архітектура, технологічний процес, додаткових апаратних кодеків та співпроцесорів тощо).
Сучасні смартфонні процесори легко споживають кілька амперів струму при максимальному навантаженні. Їхнє пікове енергоспоживання можна оцінити за параметром TDP, який показує скільки тепла в Ватах може згенерувати чип. Перерахувавши Вати TDP в струм можна отримати цифри близько 2-4 ампер – запам’ятайте цю цифру.
TDP Apple A14 Bionic (стоїть в iPhone 12) складає 6 Вт. Його прямий конкурент Snapdragon 865 має теплопакет 5 Вт, аналогічний теплопакет був у флагманського чипа 2019 року Snapdragon 855. Теплопакет топового у 2021 році Qualcomm Snapdragon 888 складає 10 Вт. Такий же теплопакет у цьогорічного топового Samsung Exynos 2100.
А тепер, як кажуть, слідкуйте за руками
Процесори Apple мають високий, але не найбільший апетит серед мобільних чипів. Однак у смартфонів Apple найменші серед флагманів батареї і в поколінні iPhone 12 ємність навіть знизилася.
У Apple iPhone 12 батарея має ємність 2 815 мА*год – на 10% менше, ніж у iPhone 11. Найбільший iPhone 12 Pro Max має батарею 3678 мА*год.
Смартфон Xiaomi Mi 10 з процесором Snapdragon 865 має батарею 4780 мА*год. Oppo Find X2 з тим же чипом має ємність батареї 4260 мА*год.
У смартфони встановлюють батареї, для яких максимальний струм розряджання повинен бути близьким до одного значення її ємності. Тобто для батареї 1500 мА*год струм розряджання не повинен перевищувати 1,5 Ампери. Існують так звані високострумові батареї, які витримують струм у десятки разів більші за значення ємності, однак вони мають меншу ємність і тому не використовуються у смартфонах.
Отже, TDP 6 Вт означає пікове споживання процесором струму на рівні приблизно 2 Ампери. Для батареї ємністю 4780 мА*год такий значно менш відчутний, ніж для батареї ємністю 2815 мА*год. Остання буде працювати близько до своїх пікових можливостей. Тобто у смартфонів Apple батарея страждає від розряджання підвищеним струмом і деградує швидше.
Як
iPhone вимикається на морозі: кадр за кадром
Початкова ємність батареї iPhone ненабагато покриває вимоги енергоспоживання процесорів Apple. З часом батарея деградує і втрачає свою ємність. Небагато, лише 5-10%, що непомітно при повсякденному користуванні в теплу пору року.
І ось настає зима і морози, власник iPhone дістає мобільник з кишені. Батарея починає швидко охолоджуватися, втрачаючи 30-50% своєї ємності.
Відсотки експлуатаційної та морозної деградації додаються і фактична ємність батареї перед вимкненням може складати 30-50% від нової.
Однак процесор Apple нічого про це не знає і працює за стандартним режимом – максимально швидко виконати поточну задачу, щоб потім перейти в режим енергозбереження і збільшити автономність девайсу.
Процесор починає споживати свої 2 Ампери струму, однак в батареї залишилося тільки 30-50% енергії. Вона не може видати необхідний струм, що проявляється як зниження напруги. Напруга знижується нижче 3,6 Вольт і електроніка iPhone вимикається через дефіцит енергії.
Але досить розігріти батарею iPhone, вона повертає втрачену на морозі ємність і може забезпечити необхідний струм. Напруга тримається вище 3,6 Вольт і відігрітий iPhone працює наче нічого не трапилося.
Тому порада: якщо бачите власника iPhone на морозі – відведіть його в тепле приміщення
