Carga rápida por dentro: el cable con chip y el doblador de corriente

Por qué la carga rápida sube el VOLTAJE y no la corriente

El cable tiene una pequeña resistencia, y toda corriente que lo atraviesa pierde energía en calor. Lo importante es que esa pérdida crece con el CUADRADO de la corriente: si doblas la corriente, la pérdida se vuelve cuatro veces más grande.

El ejemplo que lo deja claro. Con un cable de 0,5 Ω: si entregas 5 V y 2 A (10 W), la pérdida es 2 × 2 × 0,5 = 2 W, o sea el 20 %. Con más voltaje y menos corriente, la pérdida cae a menos de 1 W. Por eso las cargas rápidas trabajan a 9 V, 12 V, 20 V y más.

Esa resistencia no es un defecto: todo material tiene un coeficiente resistivo, el cobre también. Y el calor sale de los electrones que se chocan entre ellos: en cada choque una parte de la energía cambia de forma. Ese calor es, literalmente, los vatios que no le están llegando al teléfono.

¿Y por qué no subir el voltaje Y la corriente? Porque el adaptador no fabrica esa energía: la saca del enchufe. La potencia que entrega se queda igual; lo único que cambia es cómo está repartida entre voltaje y corriente. Lo que baja es lo que se queda en el camino, y esa diferencia son los minutos menos de carga.

El voltaje alto es para el viaje, no para la batería

Mucha gente cree que si el cargador entrega 20 V, esos 20 V le llegan a la batería. No. El gestor los convierte y le entrega solo lo que necesita, alrededor de 4 V. Y no los baja quemándolos en una resistencia: prende y apaga la entrada muchísimas veces por segundo y alisa el resultado con una bobina. Por eso al lado del integrado de carga siempre hay una. Si esa bobina se abre, entran los 5 o los 9 V pero a la batería no le llega nada, y el equipo se comporta igualito a como si el pin estuviera dañado.

• Al principio la batería pide mucha corriente y al final muy poca: puede caer a 0,7 A o menos cerca del 100 %. Que se ponga lenta al 90 % no es una falla.
• Los 500 mA son el MÁXIMO que entrega un puerto USB 2.0 de computador, no un mínimo. Si con el tester ves 480, 470 o 450 mA no es una falla: la corriente la decide lo que pida la batería según cuánta carga lleve. Lo que sí delata un cable o una fuente malos es que el voltaje se caiga de los 5 V mientras carga (por debajo de unos 4,75 V).

El cable también habla: el E-marker

Los cables USB-C de alta corriente llevan un chip adentro, el E-marker: es la cédula del cable, le dice al cargador cuánta corriente aguanta. Si no lo tiene o está dañado, el sistema baja la potencia.

Un cable pasivo es alambres de cobre y nada más. Un cable activo lleva componentes electrónicos adentro del conector, en esa parte gordita de plástico. Y los componentes no trabajan gratis: a un cable hay que alimentarlo. De ahí sale un síntoma que el cliente trae tal cual: conecta su cargador bueno y el equipo le saca que el cable o el adaptador no es compatible.

De dónde saca energía el E-marker

Cuando conectas el cable, solo UNA de las dos parejas de CC hace contacto de verdad, y esa es la que negocia. El otro CC se queda sin pareja, y ese CC libre es el que termina alimentando al E-marker: hay un interruptor de por medio que lo convierte en la línea de alimentación del cable, que en la documentación se llama VCONN.

Consecuencia para la mesa: en un cable de alta potencia no sobra ningún CC. Si uno de los dos pines CC del puerto está sulfatado o abierto, el cable se queda sin alimentación para su chip y el sistema baja la potencia. El cliente lo cuenta como «me carga lento hasta con el cargador bueno».

Y quítate una idea equivocada: el chip del cable no es un invento de una sola marca: el E-marker es un estándar del USB, y el cable Lightning tiene el suyo con otro nombre.

En el plano, el pin B5 muchas veces se llama VCONN. No es un error: es el nombre que toma el CC libre cuando pasa a alimentar el E-marker. Eso sale en las tablas del conector MACHO; en el del celular, que es el hembra, A5 y B5 siguen siendo los dos pines CC.

El doblador de corriente: la carga rápida hecha con capacitores

En los planos y en la calle le dicen direct charger. Su nombre honesto es doblador de corriente. Es un circuito hecho con capacitores voladores: capacitores a los que unos interruptores les cambian las conexiones todo el tiempo, y por eso se dice que «vuelan». Trabaja en dos fases:

• Fase 1: los dos capacitores quedan en SERIE y se reparten por mitad el voltaje que entra. Si entran 8 V, cada uno se queda con 4 V (ejemplo de pizarrón).
• Fase 2: unos interruptores los reconfiguran en PARALELO. Y dos fuentes iguales en paralelo entregan el doble de corriente: a la batería le llega el doble de corriente a la mitad del voltaje.

Quien manda esos interruptores es un PWM, y la pareja de abajo trabaja al revés de la de arriba porque a la señal le meten un inversor: cuando una está cerrada, la otra está abierta. Y no entrega corriente infinita: en el camino a la batería hay detectores de corriente que le reportan cuánta circula.

El recorrido en la placa: la energía entra por el tipo C y pasa por el OVP. Al salir, la línea se llama VBUS_IF y se reparte hacia dos lados que trabajan en paralelo: el circuito de carga normal, el de la bobina, y el doblador.

Por qué el voltaje sí atraviesa el capacitor volador

Entre las dos placas de un capacitor hay una resistencia altísima. ¿Cómo pasa entonces el voltaje? La respuesta está en la velocidad. Los transistores conmutan a alta frecuencia, gobernados por el PWM, así que sobre el capacitor no hay un voltaje quieto: hay unos voltios que suben y bajan a cero todo el tiempo, o sea una señal con frecuencia.

Y a un capacitor una señal que varía lo atraviesa tranquila: a esa frecuencia se comporta como si fuera un simple cable.