USB-Ladegeschwindigkeit für Smartphones/Tablets erhöhen

Man kennt das Problem, dass der Ladevorgang eines Smartphones stundenlang dauert und der Akku am Ende noch nicht einmal vollständig geladen ist. Bei nahezu allen modernen Geräten hat sich das Aufladen via USB etabliert, welches ursprünglich aber nicht dafür konzipiert wurde.

USB-Ladezeiten-Test

Daher treten im Alltag die unterschiedlichsten Probleme auf. Hier einige Beispiele:

  • Ein Smartphone lädt an einem USB-Netzteil viel schneller als an einem anderen USB-Netzteil.
  • Vor allem der Akku bei Tablets wird oftmals gar nicht geladen oder der Ladevorgang dauert inakzeptable 12 bis 24 Stunden.
  • Die Ladegeschwindigkeit variiert mit unterschiedlichen USB-Kabeln.
  • Im laufenden Betrieb wird das Smartphone/Tablet wird zwar geladen, aber der Akkustand nimmt langsam, aber kontinuierlich ab. Beispielsweise wenn das Smartphone als KFZ-Navigationsgerät verwendet und am Zigarettenanzünder angeschlossen wird.
  • Ein Android-Smartphone lädt problemlos, ein modernes iPhone wiederum nicht an ein- und demselben Netzteil.

Wir könnten die Liste an dieser Stelle mühelos erweitern, aber die Problemursache ist prinzipiell immer dieselbe. Moderne Smartphones und Tablets sind keine einfachen Telefone oder Notizzettel mehr, sondern vollwertige Computer im Hosentaschenformat, die einen hohen Energiebedarf haben und leistungshungrig sind. Dementsprechend leistungsfähig müssen daher auch die USB-Netzteile und -Kabel sein, um die "riesigen" Akkus bei gleichzeitig hohem Leistungshunger aufladen zu können. Mögliche Antworten auf die oben aufgelisteten Probleme könnten sein:

  • Lange Ladezeit: verursacht durch ein unterdimensioniertes Netzteil für die Kapazität des Akkus. Oder USB-Kabel ist qualitativ minderwertig.
  • Akkustand nimmt ab: Netzteil zu schwach, um gleichzeitig den Leistungsbedarf des eingeschalteten Smartphones/Tablets zu bedienen und den Akku zu laden.
  • Gerät lädt nicht: USB-Netzteil zu schwach oder USB-Kabel unterstützt nur geringe Leistungsübertragung.
  • Ladezeit variiert mit unterschiedlichen USB-Kabeln: USB-Kabel haben unterschiedliche Qualität. USB-C unterstützt höheren Ladestrom als der Vorgänger.

Kurzgefasst: wer Geld spart und nicht in qualitativ hochwertige USB-Netzteile und -Kabel investiert, wird Probleme beim Laden und Betrieb seiner USB-Geräte haben. In diesem Artikel zeigen wir anhand eines ausführlichen Tests die unterschiedliche Ladeleistung von USB-Netzteilen und -Kabeln und gehen anschließend auf die Technik und Entwicklung des USB-Standards ein.

Ratgeber USB-Ladekomponenten

In folgendem Artikel bieten wir einen Ratgeber und Zusammenstellung hochwertiger USB-Ladekomponenten an, so dass man die richtigen Produkte für schnelles Laden direkt erwerben kann:

Kaufberatung USB-Ladegeräte und -Kabel für schnelles Laden

Test: Ladegeschwindigkeiten von USB-Netzteilen und USB-Kabeln

Um die starken Unterschiede in der Ladeleistung aufzuzeigen, haben wir Geräte aus einem typischen Haushalt an unterschiedlichen Stromquellen mit qualitativ unterschiedlichen USB-Kabeln geladen. Ein leistungshungriges High-End-Smartphone Xiaomi Mi 5, ein Sony Xperia Z3 Compact als Vertreter der Mittelklasse und das Samsung Galaxy S3 Mini aus einer längst vergessenen Ära. Wir testen also Smartphones aus diversen Leistungsklassen mit unterschiedlichen Akkukapazitäten. Wir erwarten, dass vor allem leistungsstarke Geräte auch starke Netzteile und Kabel voraussetzen. Zu guter Letzt nehmen wir mit dem Lenovo Yoga 2 ein Tablet in die Testreihe auf. Tablets sind bekanntlich besonders leistungshungrig und bringen somit auch hohe Ansprüche an das Lade-Equipment mit sich.

Als Stromquelle dienen ein hochwertiges AUKEY 6-fach Ladegerät mit Quickcharge 3.0 Netzteil, ein (schwaches) Standard-USB-Netzteil mit der typischen 1 Ampere Ausgangsleistung und den USB-Port eines Notebooks. Wie die Tabelle unten zeigt, unterscheiden sich die Netzteile in der maximalen Ladeleistung, die sich logischerweise auf Ladezeit auswirkt. Das AUKEY-Netzteil unterstützt zudem mit QuickCharge 3.0 einen modernen Standard für hohe Ladeleistungen, welches auch vom Xiaomi Mi 5 unterstützt wird (siehe Liste der unterstützten Geräte).

Das Setup für den USB-Ladezeiten-Test

Hier die Auswahl der eingesetzten USB-Komponenten. Im Kern zeigen wir eine Gegenüberstellung von Standard-Komponenten und hochwertigen Produkten. Letztere haben wir in diesem ausführlichen Ratgeber auf PC-Erfahrung.de vorgestellt.

USB-Port des PCs als Lagequelle
Die wohl schlechteste Ladequelle ist der USB-Port eines PCs
Standard-USB-Ladegerät mit 5V 1A
Als Standard-USB-Ladegerät bezeichnen wir ein Netzteil mit 5V 1A. Ein solches Gerät ist für ein schnelles Laden ungeeignet (Bildquelle amazon.de)
Schnelles Ladegerät von Aukey mit QuickCharge 3.0
Das hochwertige Aukey-Ladegerät hat vier Anschlüsse mit 12 Watt (5V 2,4A) und zwei schnelle QuickCharge 3.0 (19,5 Watt) Anschlüsse (Bildquelle amazon.de)
Langsames USB-Datenkabel
Kategorie Standard: Das günstige Standard-USB-Kabel (Bildquelle amazon.de)
Schnelles USB-C-Kabel
Kategorie Hochwertig: für schnelle Ladezeiten wird ein hochwertiges USB-Kabel benötigt. Hier ein USB-C-Kabel von Aukey, welches für das Xiaomi Mi 5 eingesetzt wurde. (Bildquelle amazon.de)
Schnelles Micro-USB-A-Kabel
Kategorie Hochwertig: für den älteren Micro-USB-Anschluss verwenden wir hochwertige Komponenten von Anker. (Bildquelle amazon.de)

USB-Kabel ist nicht gleich USB-Kabel

Wir testen sowohl mit einem einfachen USB-Datenkabel (in folgendem Standard genannt) als auch einem hochwertigen USB-Kabel (genannt Hochwertig). Für das Xiaomi Mi 5 setzen wir als hochwertige Variante ein USB-C-Kabel ein, ansonsten das Standard-USB-Kabel mit Adapter. Kurzgefasst: wir werden zeigen, dass das USB-Kabel einen entscheidenden Einfluss auf die Ladegeschwindigkeit hat.

Test: Ladezeit mit unterschiedlichen USB-Netzteilen und -Kabeln

Tablet Smartphone Smartphone Altes Smartphone
Micro USB-A Micro USB-A USB-C Micro USB-A
Netzteil / Stromquelle Ausgangsleistung USB-Kabel Lenovo Yoga 2 Sony Xperia Z3 Compact Xiaomi Mi 5 Samsung Galaxy S3 mini
Notebook 5V 0,5A = 2,5 Watt Standard lädt nicht 06:28:00 06:54:00 04:19:00
Standard 5V 1A = 5 Watt Standard lädt nicht 02:41:00 03:32:00 03:20:00
Hochwertig lädt nicht 02:16:00 02:40:00 02:37:00
AUKEY AIPower 5V 2,4A = 12 Watt Standard lädt nicht 01:38:00 02:28:00 02:39:00
Hochwertig 17:00:00 01:16:00 02:07:00 02:32:00
AUKEY QC 3.0 3.6V-6.5V 3A = 19,5 Watt Standard lädt nicht 01:36:00 01:27:00 02:38:00
Hochwertig 07:28:00 01:13:00 00:59:00 02:29:00

Die Ergebnisse zeigen, wie stark sich Netzteil und USB-Kabel auf die Ladezeit auswirkt. Werfen wir einen Blick auf das Xiaomi Mi 5. Wird es an einem herkömmlichen USB 2.0-Port am Computer geladen, der lediglich die USB-Spezifikationen einhält und nur geringe 2,5 Watt zur Verfügung stellt, so muss man fast 7 Stunden warten, bis der Akku zu 100% geladen ist. Hier ist die Stromquelle zu leistungsschwach und es ist nicht zu empfehlen, das Smartphone an einem USB-Port zu laden.

Wesentlich schneller lädt das Xiaomi Smartphone an einem Standard-USB-Netzteil mit der typischen Ladeleistung von 1A bei 5 Volt (=5 Watt). Die Ladezeit verkürzt sich um fast die Hälfte auf 3,5 Stunden. Dass ein USB-Kabel ein limitierender Faktor ist, zeigt der Wechsel auf ein hochwertiges USB-C-Kabel. Am selben Standard-USB-Netzteil verkürzt sich die Ladezeit deutlich auf 02:40 Stunden!

Der nächste Test wird am AUKEY-Netzteil an der 2,4A Buchse durchgeführt. Wie viele "bessere" USB-Netzteile leistet das AUKEY bei 5V 2,4A bis zu 12 Watt. Das Xiaomi Mi 5 kann hier weiterhin schneller geladen werden, doch der Geschwindigkeitsgewinn ist nicht mehr ganz so deutlich. Aber auch hier zeigt sich der Qualitätsunterschied des USB-Kabels. Mit einer Ladezeit von 02:07 Stunden lädt das USB-C-Kabel 20 Minuten schneller.

Richtig flott lädt das Xiaomi Mi5 am QuickCharge 3.0 Anschluss des AUKEY-Netzteils. In Verbindung mit dem USB-C-Kabel ist das Smartphone unter einer Stunde vollständig geladen. Möglich macht das eine intelligente Ladeelektronik im Netzteil und im Smartphone, die sich über Ladestrom und Temperatur austauschen und den Ladevorgang stetig anpassen. Somit ist ein Ladestrom außerhalb der USB-Spezifikationen mit bis zu 19,5 Watt möglich.

Ladezeiten von USB-Kabeln und USB-Netzteilen

Am Beispiel des Lenovo Yoga 2 Tablets wird sichtbar, dass nur hochwertige Ladekomponenten das Tablet laden können. Mit Standard-USB-Komponenten ist das Laden des Akkus eine reinste Katastrophe: es lädt oftmals überhaupt und verweigert seinen Dienst.

Weniger leistungshungrige Geräte wie das Samsung Galaxy S3 mini - ein Mittelklasse-Smartphone aus vergangenen Tagen - sind aber genügsamer. Die Verkürzung der Ladezeit war in diesem Test vergleichsweise gering.

Mobile Ladepower - PowerBanks

Die Erkenntnisse aus diesem Artikel gelten natürlich auch für mobile Stromquellen wie KFZ-Ladegeräte oder USB-PowerBanks, sprich Akku-Packs mit USB-Anschlüssen. Viele Käufer achten hauptsächlich auf die verfügbare Akku-Kapazität (beispielsweise 15.000 mAh oder 26.000 mAh), vernachlässigen aber häufig den zur Verfügung stehenden Ladestrom. Gerade bei billigen PowerBanks reicht die Ladeleistung nicht aus, um High-End-Smartphones wie das Samsung Galaxy S9 im Betriebszustand zu laden. Das Ergebnis ist: im Einsatz wird das Smartphone zwar geladen, die Akkukapazität nimmt trotzdem langsam ab. Während einer längeren Radtour, bei der das Smartphone als Navigationsgerät dient, ist das Smartphone irgendwann leergesaugt, obwohl die PowerBank noch ausreichend Akku-Kapazität besitzt.

Wer nicht nur ein Gerät, sondern gleich mehrere gleichzeitig laden möchte, der muss zudem die Gesamtleistung der PowerBank beachten. Günstige PowerBanks versprechen beispielsweise einen Ladestrom von 2,4A. Werden aber mehrere USB-Geräte gleichzeitig angeschlossen, wird der Ladestrom auf die USB-Anschlüsse verteilt und sinkt effektiv für den einzelnen USB-Port.

Einen sehr guten Überblick über hochwertige PowerBanks findet man aktuell auf bild.de. Im Powerbank Test 2018 wurden mehrere PowerBanks miteinander verglichen. Gleichzeitig wird in diesem Artikel ausführlich erklärt, worauf es beim Kauf ankommt. Viele Punkte decken sich mit den Erkenntnissen aus diesem Artikel.

Exkurs: USB-Standards, Quickcharge, USB 3.1 & Co.

Der USB-Anschluss hat mittlerweile eine lange Geschichte hinter sich und wurde ursprünglich konzipiert, um Daten schnell zwischen Computer und Peripherie-Gerät zu transportieren. Die weite Verbreitung hat dazu geführt, dass man USB ebenfalls als Energiequelle nutzt und man es mittlerweile sogar als Netzteil/Kabel für Notebooks verwendet (beispielsweise dem aktuellen Mac Book Pro).

Der Weg bis dorthin aber war lang. Mit USB 1.1 war laut Spezifikation der maximale Ladestrom auf 100mA beschränkt, so dass bei den festgelegten 5 Volt die Leistung bei mickrigen 500mW lag. Mit USB 2.0 (500mA) und USB 3.0 (900mA) steigerte sich die Leistung auf 4,5 bzw. 7,5 Watt, was selbst für moderne Smartphones zu wenig ist.

Wichtig an dieser Stelle zu erwähnen ist, dass wir hier über die Spezifikationen eines USB-Ports des Computers sprechen. USB-Netzteile, deren einzige Aufgabe das Laden des Endgerätes ist, haben eine viel höhere Ladeleistung. Sie arbeiten sozusagen außerhalb der Spezifikationen. Die USB-Spezifikationen aber zeigen auch die "Problematik" bei USB-Kabeln auf. Ein USB 3.0 Kabel muss also "nur" 7,5 Watt Ladestrom unterstützen, um die Spezifikationen einzuhalten. Für moderne Smartphones oder einem Notebook ist das aber zu wenig.

Die erste richtige USB-Spezifikation, die auch den Ladestrom für leistungsfähige Endgeräte berücksichtigt, ist USB-PD (USB Power Delivery). Der besondere Clou hierbei ist, dass nicht nur im Netzteil und im Endgerät ein Mikrochip die maximale Spannung und Ladestrom aushandelt, sondern auch ein Mikrochip im USB-Kabel daran beteiligt ist. Alle drei Komponenten einigen sich anschließend auf einen gemeinsamen Nenner von bis zu 100 Watt (max. 20 Volt bei max. 5 Ampere).

USB 1.1 5 V 0,1 A 0,5 W
USB 2.0 5 V 0,5 A 2,5 W
USB 3.0 5 V 0,9 A 4,5 W
USB C 5 V 3 A 15 W
USB-PD 5-20 V 5 A 100 W

Das in diesem Artikel oft genannte QuickCharge ist keine offizielle USB-Spezifikation. Auch hier wird außerhalb der Spezifikationen gearbeitet. Voraussetzung ist, dass Netzteil und Endgerät den Standard unterstützen. Ähnlich wie bei USB-PD handeln Sender und Verbraucher den maximalen Ladestrom aus.

Zu guter Letzt noch ein interessantes Video zum Thema Ladestrom. Mit einem USB-Messgerät wurde der Ladevorgang mit unterschiedlichen Endgeräten gemessen. Es wird sehr deutlich, dass die Anforderungen sehr unterschiedlich sind. Ein altes "Einfach-Handy" begnügt sich mit 0,5 Ampere, das Xiaomi-Tablet zieht bis zu 2 Ampere über die Stromleitung.