آموزشی و علمی

شارژ سریع یک ویژگی ضروری و ضروری برای گوشی های هوشمند امروزی است. این ویژگی تضمین می کند که ما می توانیم باتری گوشی خود را در مدت زمان کوتاهی شارژ کرده و حتی در معمول ترین شرایط کار خود را شروع کنیم. اما شرکت های مختلف استانداردهای متفاوتی را در این زمینه تدوین کرده اند که سرعت آن برای هر کدام متغیر است و از سوی دیگر به کابل و شارژرها بستگی دارد. همه این موارد در کنار هم کمی گیج کننده هستند، بنابراین در این مقاله به شما خواهیم گفت که شارژ سریع چیست و منطق پشت آن چیست.

بدون فناوری شارژ سریع، درگاه USB قدیمی ساعت ها طول می کشد تا گوشی شما به طور کامل شارژ شود. پورت USB-C به طور پیش فرض گوشی را تا 15 وات شارژ می کند، اما باز هم بدون استفاده از این فناوری ها، هیچ تضمینی برای این موضوع وجود ندارد. اگرچه تلفن های شارژ فوق سریع 120 واتی در بازار وجود دارد، اما چنین محصولاتی رایج نیستند. توجه داشته باشید که شارژ سریع دیگر محدود به شارژ مستقیم و سیمی نیست، بلکه شاهد پیشرفت های چشمگیری در سرعت شارژ بی سیم بوده ایم. به ما بپیوندید و با هم این استانداردها و فناوری ها را بررسی کنید. کدام گوشی سریع ترین سرعت شارژ را دارد، کدام یک بهترین است و کدام یک بهترین قیمت را دارد؟ در مقاله بعدی به این سوالات پاسخ داده خواهد شد.

قبل از اینکه به مراحل شارژ سریع بپردازیم، بیایید اصول اولیه شارژ باتری را معرفی کنیم. مانند همه وسایل الکترونیکی، باتری ها با ولتاژ خاصی کار می کنند و می توانند مقدار مشخصی جریان را دریافت و ارسال کنند. هرچه ولتاژ و جریان ورودی و خروجی بیشتر باشد، سرعت شارژ سریعتر است. در هر صورت باتری ها دارای مقاومت های عملیاتی خاصی به خصوص از نظر ولتاژ هستند که برای اطمینان از ایمنی باید به آن توجه کرد. بنابراین افزایش ولتاژ و جریان تا حد امکان برای شارژ سریعتر باتری آسان نیست. در عوض، شارژ باتری معمولا به دو بخش تقسیم می شود: جریان ثابت و ولتاژ ثابت. نمودار زیر تغییرات ولتاژ را در طول شارژ باتری و چگونگی تأثیر آن بر میزان جریان تحویلی به باتری نشان می دهد.

شارژ سریع

تکنیک‌های شارژ سریع از مرحله جریان مستقیم استفاده می‌کنند و جریان بیشتر و بیشتری را به باتری پمپ می‌کنند تا به حداکثر ولتاژ برسد. در نتیجه، این تکنیک‌ها زمانی مؤثرتر هستند که باتری کمتر از 50 درصد ظرفیت خود شارژ شود. از طرفی وقتی شارژ باتری از 80 درصد ظرفیت فراتر می رود، تاخیر قابل توجهی در زمان شارژ ایجاد می شود و برخلاف مورد قبلی، سرعت شارژ به کمترین مقدار خود می رسد. از قضا شارژ مداوم در دراز مدت کمترین آسیب را به سلامت دستگاه وارد می کند. همراه با گرما، ولتاژ استاتیک بالا در طول فرآیند شارژ، برای سلامت و طول عمر باتری بسیار مضر است.

بارگیری مواد

چند راه وجود دارد که شرکت ها می توانند برای افزایش ظرفیت باتری های خود و کاهش سرعت تخریب استفاده کنند. به عنوان مثال، باتری های گران قیمت اغلب با درجه C بالاتر و مواد جدیدتر که در برابر جریان و گرما مقاوم هستند ساخته می شوند. باتری های دارای آند و کاتد متعدد می توانند مقاومت داخلی باتری را کاهش دهند اما جریان را افزایش دهند.

باتری‌های دو سلولی جریان را بین دو باتری به صورت موازی تقسیم می‌کنند و باعث می‌شود شارژ سریع‌تر و بهتر انجام شود. در واقع با این روش سرعت شارژ دو باتری در مقایسه با باتری های مشابه یکسان است اما دو باتری با این سرعت به طور همزمان شارژ می شوند بنابراین کاربر زمان کمتری را منتظر می ماند.

بهینه سازی زمان شارژ باتری، ولتاژ، شامل نظارت بر جریان و الگوریتم های بهبود یافته است. علاوه بر دما، این داده ها را می توان در اختیار شارژرهای هوشمند قرار داد تا نحوه شارژ دستگاهی مانند گوشی هوشمند خود را بهینه کنند. این فرآیند تبادل انرژی شامل استانداردهای شارژ سریع است که در زیر توضیح خواهیم داد.

استاندارد شارژ سریع

اکنون که می دانیم شارژ سریع چگونه کار می کند، بیایید نگاهی به استانداردهای مختلف شارژ سریع موجود در تلفن های همراه و دستگاه ها بیندازیم.

منبع تغذیه USB

USB Power Delivery یا به اختصار USB PD یک مشخصات رسمی شارژ سریع است که در سال 2012 توسط USB-IF منتشر شد. از سال 2020، USB PD به رایج ترین استاندارد پشتیبانی شده در صنعت گوشی های هوشمند تبدیل شده است. اگرچه بسیاری از گوشی ها به استانداردهای سریع تری مجهز هستند، اما اکثر گوشی های هوشمند موجود در بازار از طریق درگاه USB-C با این استاندارد سازگار هستند. مانند تمام استانداردهای شارژ سریع، USB PD یک پروتکل داده را برای ارتباط بین شارژر و تلفن پیاده سازی می کند. بنابراین در اینجا به هر دو طرف داستان است. حداکثر توان تحمل گوشی و شارژر مشخص می شود و سپس اعمال می شود. قابلیت اندازه گیری توان USB PD از 0.5 تا 100 وات را دارد.

گوشی های هوشمند معمولا بین 18 تا 25 وات از طریق استاندارد USB-PD شارژ می شوند. این استاندارد همچنین از شارژ دو طرفه پشتیبانی می کند که به تلفن شما امکان می دهد دستگاه های دیگر را شارژ کند. آیفون 12 اپل و گوگل پیکسل 5 از جمله گوشی هایی هستند که از USB-PD استفاده می کنند. آخرین نسخه استاندارد USB-PD همچنین شامل USB PD PPS یا برق قابل برنامه ریزی است. این به شرکت ها اجازه می دهد تا به راحتی برق را در سطح 20 میلی ولت اجرا کنند و در نتیجه دستگاه را سریعتر شارژ کنند. سری گلکسی اس 21 سامسونگ یکی از گوشی هایی است که از این قابلیت استفاده می کند.

شارژ سریع کوالکام

استاندارد شارژ سریع کوالکام، معروف به شارژ سریع، چندان رایج نیست، زیرا به دلیل افزایش USB PD و سایر استانداردهای پیشرو در طول سال ها شناخته شده است. با این حال، این فناوری در نسل پنجم خود قرار دارد و در بسیاری از گوشی های هوشمند استفاده می شود. Quick Charge 5 با تمامی نسخه های قبلی حتی با استانداردهای Qualcomm و USB PD سازگار است. همچنین استاندارد کوالکام برای استفاده از آن بهینه شده است و به گجت هایی که هیچ مشکلی با این میزان توان ندارند، می تواند تا 100 وات قدرت داشته باشد. در ویرایش های قبلی این استاندارد؛ گجت هایی که از این فناوری استفاده می کنند نمی توانند بیش از 27 وات ادعا کنند. با افزایش ولتاژ عملی به 20 ولت و جریان از 3 آمپر به 5 آمپر، Quick Charge 5 USB PD با قابلیت های ارائه شده توسط PPS مطابقت دارد. Qualcomm با پروتکل‌های حفاظتی برای تشخیص شارژر، ولتاژ، جریان و البته گرما، پیشرفت می‌کند.

در طول سال ها، بسیاری از شرکت ها استانداردهای شارژ سریع خود را توسعه داده اند. بسیاری از آنها این استاندارد را زمانی توسعه دادند که پورت USB-A هنوز محبوب و گسترده بود. به همین دلیل، برخی از آنها با مهاجرت به USB-C و منسوخ شدن به نفع استاندارد USB PD، کم و بیش تمرکز خود را از دست داده اند. با این حال، برخی از این استانداردها هنوز هم برای پشتیبانی از دستگاه های قدیمی استفاده و پشتیبانی می شوند، زیرا آنها سریعتر از استانداردهای جهانی هستند. به عنوان مثال، پروتکل 2.4A اپل، خط پایه استاندارد 0.5A درگاه های USB-A سنتی را به 2.4A افزایش می دهد. آیفون های قدیمی و برخی از گجت های محدود از این استانداردها برای شارژ سریعتر از طریق پورت های قدیمی استفاده می کنند.

فناوری شارژ سریع تطبیقی ​​سامسونگ نیز شرایط مشابهی دارد. این استاندارد برای گوشی های هوشمند قدیمی سامسونگ گلکسی طراحی شده و با مدل های نسل جدید نیز سازگار است. این فناوری تا 15 وات توان ارائه می‌کند، و اگرچه به طور قابل‌توجهی کندتر از فناوری‌های شارژ سریع فعلی است، اما همچنان کار برق‌رسانی دستگاه‌ها را انجام می‌دهد. استانداردهای دیگر در حال حاضر قدیمی تر یا کمتر محبوب هستند. از جمله این فناوری ها می توان به توربو شارژ موتورولا و پمپ اکسپرس مدیاتک اشاره کرد که اکنون دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند. از سوی دیگر، استانداردهای شارژ فوق سریع نیز در صنعت گوشی های هوشمند، به خصوص زمانی که صحبت از سازندگان چینی می شود، بسیار وجود دارد.

برای مثال می توان به Warp Charge OnePlus، Supercharge هواوی، Supervoc Oppo و فناوری شارژ 120W شیائومی اشاره کرد. این فناوری ها از 40 تا 120 وات کاهش می یابند و بسیار بیشتر از اجرای Qualam Quick Charge و USB PD هستند و به راحتی از آنها پیشی می گیرند. خوشبختانه، شرکت هایی مانند OnePlus و Xiaomi دارای فناوری های خاص خود هستند که علاوه بر پروتکل خود، از USB PD نیز پشتیبانی می کنند. به این ترتیب، آداپتور شارژ می تواند به سرعت گوشی های هوشمند، لپ تاپ ها و سایر دستگاه های الکترونیکی را شارژ کند.

شارژ بی سیم سریع

شارژ بی سیم قوانین و رویه هایی مشابه شارژ سریع دارد، در این حالت دستگاه به باتری و راهی برای تبادل اطلاعات بین محصول و شارژر نیاز دارد. موضوع بعدی انتقال انرژی از طریق هوا است.

شارژ بی سیم چیست و کدام روش شارژ بهتر است؟

Qi (تلفظ qi) محبوب ترین استاندارد شارژ بی سیم در صنعت موبایل است. مانند استاندارد شارژ سریع مستقیم USB PD که در بالا مورد بحث قرار گرفت، این استاندارد نیز دارای چندین نسخه است که هر کدام دارای قابلیت انتقال نیرو و ارتباطات افزایش یافته است. Qi همچنین از فناوری شارژ معکوس استفاده می‌کند که به تلفن اجازه می‌دهد تا دستگاه‌های دیگر را به‌صورت بی‌سیم شارژ کند. نسخه 1 Qi در سال 2010 با حداکثر توان انتقال 5 وات انرژی معرفی شد. با گذشت سالها، این فناوری تا امکان تبادل انرژی 10، 15، 30 و اکنون 65 وات برای دستگاه های بزرگتر پیشرفت کرده است. در صنعت موبایل، شارژ بی سیم با حداکثر توان 15 وات در بسیاری از گوشی ها استفاده می شود و رایج است. دستگاه‌های کوچک‌تر و گجت‌های هوشمند معمولاً به شارژ بی‌سیم 10 تا 7.5 واتی محدود می‌شوند. بنابراین Qi همچنان کندتر از شارژ سیمی و مستقیم است.

جمع بندی

در سال 2020، اپل نیز فناوری شارژ بی سیم خود را با MagSafe معرفی کرد. Mag Safe همچنین دستگاه ها را با سرعت شارژ 15 واتی شارژ می کند که کندتر از شارژ مستقیم 20 واتی آیفون 12 با USB PD استاندارد است. البته همه استانداردهای شارژ بی سیم اینگونه نیستند و در این زمینه نیز پیشرفت های خوبی حاصل شده است. همانطور که در شارژ سیمی دیدیم، در اینجا نیز می توان گفت که برند چینی در این زمینه دست بالا را دارد.

منبع: شهرسخت افزار