В Украину пришли морозы, а это значит, что владельцы iPhone начали играть в традиционную игру «не дай смартфону замерзнуть», потому что он выключится. Мобильники других брендов достаточно легко переживают морозы и не выключаются. Но среди десятков производителей смартфонов именно гаджеты Apple получили репутацию боящихся холода. Анализ конструкции iPhone позволяет легко ответить на вопрос почему так происходит.
- Батареи не любят морозов
Батареи – это химические источники энергии, а скорость протекания химических реакций зависит от температуры веществ, которые принимают в ней участие. Изменение температуры на каждые 10 градусов примерно изменяет скорость химической реакции в два раза.
Литий-ионные батареи не являются исключением, и они также отдают меньшую емкость при понижении температуры. Заметное уменьшение емкости происходит при температурах менее нуля градусов Цельсия.
Вот график, показывающий уменьшение доступной емкости Li-ion батареи при понижении температуры. При температуре -10 градусов Цельсия емкость падает почти на 30%, при температуре -20 градусов – 50% емкости.
Не волнуйтесь, как только батарея отогреется-ее емкость вернется. Но на морозе она снова упадет.
- Батареи деградируют со временем
Литий-ионная батарея деградирует с возрастом даже если лежит на полке. Использование только ускоряет эту деградацию. Скорость этой деградации зависит от температуры, в которой работала батарея. Также на скорость деградации влияет ток ее разряда – запомните это.
На графике тестирования ряда li-ion аккумуляторов емкостью 1500 мА * ч:
Их разряжали тем током 1500 мА или 1,5 А – запомните порядок цифр.
- Батареи любят медленную разрядку
Емкость батареи напрямую зависит от того, каким током ее разряжают отношению к ее номинальной емкости. График показывает зависимость ресурса батареи от тока, которым она разряжается и заряжается. Номинальная емкость батареи обозначена буквой С.
Например, батарея емкостью 700 мА * ч медленнее всего будет снижать свою емкость, если ее разряжать током 700 мА (0,7 Ампера). При разряжении током 1400 мА (1,4 а) быстрота деградации заметно возрастет. Если ее разряжать втрое более высоким током (2100 мА, 2,1 а) — она прослужит на 30% меньше циклов.
- Быстрый процессор требует энергии
Процессор с точки зрения физики является электрическим обогревателем – почти вся потребленная им энергия преобразуется в тепло. Поэтому чем производительнее процессор, тем больше он потребляет (при всех других одинаковых условиях: архитектура, технологический процесс, дополнительных аппаратных кодеков и сопроцессоров и тому подобное).
Современные смартфонные процессоры легко потребляют несколько амперов тока при максимальной нагрузке. Их пиковое энергопотребление можно оценить по параметру TDP, который показывает сколько тепла в Ваттах может сгенерировать чип. Пересчитав ваты TDP в ток можно получить цифры около 2-4 ампер – запомните эту цифру.
TDP Apple A14 Bionic (стоит в iPhone 12) составляет 6 Вт. Его прямой конкурент Snapdragon 865 имеет теплопакет 5 Вт, аналогичный теплопакет был у флагманского чипа 2019 года Snapdragon 855. Теплопакет топового в 2021 году Qualcomm Snapdragon 888 составляет 10 Вт. Такой же теплопакет у нынешнего топового Samsung Exynos 2100.
- А теперь, как говорится, следите за руками
Процессоры Apple имеют высокий, но не самый большой аппетит среди мобильных чипов. Однако у смартфонов Apple самые маленькие среди флагманов батареи и в поколении iPhone 12 емкость даже снизилась.
В Apple iPhone 12 батарея имеет емкость 2 815 мА*ч – на 10% меньше, чем в iPhone 11. Самый большой iPhone 12 Pro Max имеет батарею 3678 мА*ч.
Смартфон Xiaomi Mi 10 с процессором Snapdragon 865 имеет батарею 4780 мА*ч. Oppo Find X2 с тем же чипом имеет емкость батареи 4260 мА * ч.
В смартфоны устанавливают батареи, для которых максимальный ток разряда должен быть близким к одному значению ее емкости. То есть для батареи 1500 мА*ч ток разряда не должен превышать 1,5 ампера. Существуют так называемые высокотоковые батареи, которые выдерживают ток в десятки раз больше значения номинальной емкости, однако они имеют меньшую емкость и поэтому не используются в смартфонах.
Итак, TDP 6 Вт означает пиковое потребление процессором тока на уровне примерно 2 Амперы. Для батареи емкостью 4780 мач такой значительно менее ощутим, чем для батареи емкостью 2815 мА*ч. Последняя будет работать близко к своим пиковым возможностям. То есть у смартфонов Apple батарея страдает от разрядки повышенным током и деградирует быстрее.
- Как iPhone выключается на морозе: кадр за кадром
Начальная емкость батареи iPhone ненамного покрывает требования энергопотребления процессоров Apple. Со временем батарея деградирует и теряет свою емкость. Немного, лишь 5-10%, что незаметно при повседневном пользовании в теплое время года.
И вот наступает зима и морозы, владелец iPhone достает мобильник из кармана. Батарея начинает быстро охлаждаться, теряя 30-50% своей емкости.
Проценты эксплуатационной и морозной деградации добавляются и фактическая емкость батареи перед выключением может составлять 30-50% от новой.
Однако процессор Apple ничего об этом не знает и работает по стандартным режимом – максимально быстро выполнить текущую задачу, чтобы потом перейти в режим энергосбережения и увеличить автономность девайса.
Процессор начинает потреблять свои 2 Амперы тока, однако в батарее осталось только 30-50% энергии. Она не может выдать необходимый ток, что проявляется как снижение напряжения. Напряжение снижается ниже 3,6 Вольт и электроника iPhone выключается из-за дефицита энергии.
Но достаточно разогреть батарею iPhone, она возвращает потерянную на морозе емкость и может обеспечить необходимый ток. Напряжение держится выше 3,6 Вольт и отогретый iPhone работает как будто ничего не случилось.
Поэтому совет: если видите владельца iPhone на морозе — отведите его в теплое помещение
.
