شارژر سریع چگونه کار می کند؟

امروزه به دلیل استفاده از اپلیکیشن ، نرم افزارهای متفاوت و بازی های پیشرفته در گوشی های هوشمند نیاز به قدرت پردازشی بالایی دارند.به دلیل پیشرفت تکنولوژی مصرف انرژی چیپست ها و دیگر قطعات گوشی روز به روز در حال به روزرسانی است.به همین دلیل شارژرهای سریع اهمیت بالایی دارند.اما باید پرسید این تکنولوژی برای شارژ سریع چگونه کار می کند؟

امروزه اکثر گوشی های موبایل از قابلیت شارژ سریع پشتیبانی می کند.برخی از این تکنولوژی ها به گونه ای پیشرفت کرده اند که تنها با کابل و شارژرهای خاصی کار میکنند و با سایر استاندارها سازگار نیستند.این استانداردها ولتاژهای متفاوتی نسبت به 5 ولت معمولی دارند.
بیشتر گوشی های موبایل دارای یک تراشه درونی برای تنظیم دمای باتری و مقدار توان برای شارژ باتری است که این تراشه به طور هوشمندانه در زمانی که باتری گوشی کاملاً شارژ شده و یا دمای آن بالا رفته به طور خودکار توان و برق دریافتی از شارژر را کم و متوقف می کند.
برای همین است که وقتی گوشی شما در شارژ است دمای باتری بالا می رود یا به زبان ساده بگوییم گوشی شما داغ می شود ولی به محض اینکه باتری کاملاً شارژ شد دیگر دمای باتری بالا نمی رود.
شایان ذکر است اگر میزان شارژ باتری گوشی شما کم باشد ،شارژ شدن آن بسیار راحت‌تر است چرا که یون های لیتیوم،آزادی حرکت بیشتری دارند.این ویژگی چیزی است که کمپانی کوالکام و سایر شرکت ها از آن استفاده می کنند.
شما احتمالا در مورد کوئیک‌شارژ کوالکام، فلش‌شارژ VOOC که متعلق به OPPO یا دش‌شارژ وان‌پلاس چیزهایی شنیده‌اید که این فناوری ها می توانند در عرض 30 دقیقه باتری گوشی شما را تا 60 درصد شارژ کنند.
کمپانی کوالکام هر سال قابلیت شارژ سریع را بهبود می بخشد.این شرکت هر سال فناوری کوئیک‌شارژ را توسعه می دهد و توان خارجی تنظیم ولتاژ ، بسته به ظرفیت باتری رو به افزایش است.کوالکام تا به امروز 5 نسل فناوری را عرضه کرده است.کوئیک شارژ 1،2،3،4 و اخیراً هم 4+ .
کوئیک شارژ 4 نسبت به نسل های قبلی از قابلیت های جدیدی برخوردار است که می توان به سازگاری‌با USB تایپ‌ سی و USB پاور دلیوری ،استفاده از دوال شارژ که می تواند از داغ شدن باتری گوشی شما جلوگیری کند و به شارژ شدن سرعت بدهد،نسخه جدید inov که به گوشی شما اجازه می دهد تا سطح توان بهینه را برای دریافت شارژ از شارژر را مشخص کند اشاره کرد.
اما این کوئیک شارژ با آپدیت جدید تبدیل به نسخه 4+ شده است که این نسخه قابلیت دوال شارژ را با اضافه کردن تعادل حرارتی هوشمند ارتقا داده است.نسخه 4+ سطح دمایی کیس و اتصال آن را تنظیم می کند و از آسیب های اتصال و مدار کوتاه و داغ شدن بیش از حد جلوگیری می کند.
تیم موبایل 140 در این مقاله قصد دارد تا شما را با شارژ سریع و چگونگی کار کردن آن آشنا کند پس ما را دنبال کنید.

شارژ سریع چیست؟

این شارژر های سریع توان شدت جریان الکتریکی ارسال شده را افزایش می دهد تا در زمان کوتاهی گوشی شما شارژ شود.
با توجه به مشخصات پایه‌ای USB، فقط جریان 0.5 آمپر (A) با استفاده از ولتاژ 5 ولت (V) فقط برای توان 2.5 وات (W) ارسال می‌شود. قابلیت‌های 10V/4A SuperCharge2.0 در هوآوی به میزان 40 وات و 9V/1.7A Adaptive Fast Charging در سامسونگ به میزان 15 وات انرژی تولید می‌کنند.

استانداردهای Fast Charging

فناوری شارژ سریع Qualcomm یا Qualcomm Quick Charge

این فناوری در گذشته به صورت پیش فرض مورد آزمایش قرار گرفته بود که توانست قبل از USB-PD به شهرت برسد.
آخرین نسخه آن کوالکام 4+  است که سازگاری با USB-PD را دارد.
شارژ سریع کوالکام قابلیت Quick Charge را دارد که می تواند روی چیپست های سری اسنپدارگون عرضه شود.گوشی هایی مانند LG G7 ، گلکسی نوت 8 سامسونگ و HTC U13 Plus و بسیاری دیگر از گوشی ها از این فناوری شارژ سریع پشتیبانی می کنند.
لازم به ذکر است بسیاری از شارژرهای دیواری و خودرو،پاوربانک ها و تجهیزات دیگر شرکت ها با کوئیک شارژ کوالکام سازگار هستند.

استاندارد USB Power Delivery

نام دیگر این استاندارد USB-PD می باشد که توسط انجمن پیاده سازی  USB یا USB-IF شارژ رسمی ارائه شده است که در سال 2012 از آن رونمایی شد.این استاندارد می تواند با هر دستگاهی که مجهز به پورت USB است استفاده شود.
در این استاندارد همه نکات مربوط به شدت جریان برق و نرم افزارهای موجود رعایت شده است.این استاندارد میزان قابل‌تحمل تحویل برق برای شارژر و گوشی را دارد.
استاندارد USB Power Delivery می تواند تا میزان 100 وات ، توان خروجی را افزایش دهد.دو حالت + 7.5W و +15W برای گوشی موبایل مناسب است اما برای لپ تاپ و دیگر دستگاه ها از میزان 27 وات یا حتی بیشتر استفاده می کنند.
قابلیت دیگر USB-PD امکان انتقال دو سویه را دارد که این بدان معنا است که می تواند انرژی خود را برای شارژ به دستگاه های دیگر انتقال دهد.

استاندارهای دیگر

برخی از شرکت ها از استاندارد فناوری USB-PD یا کوئیک شارژ استفاده می کنند و هر شرکت برای این فناوری نام خاصی را انتخاب کرده اند ولی در اصل همان کوئیک شارژ است.برای نمونه می توان به تکنولوژی های Adaptive Charging سامسونگ و Turbo Charging موتورولا اشاره کرد.
اگر گوشی خود را با شارژر یا کابل دیگری به شارژ می زنید ولی نمی دانید که با چه سرعتی و توانی گوشی شما را شارژ می کند پس بهتر است از شارژ اصلی خود که در جعبه گوشی است استفاده کنید تا به باتری گوشی شما آسیب وارد نشود.
تکنولوزی شارژ سریع در گوشیهای Oppo و هواوی بسیار متفاوت است.تکنولوژی اوپو VOOC و هواوی SuperCharge نام دارد.این نمونه تکنولوژی بجای استفاده از افزایش شدت جریان از افزایش ولتاژ بهره می برد.

جدول مقایسه چند مدل محصول درباره فناوری شارژ سریع
 

با توجه به جدول زیر می توانید ویژگی های مختص به هر فناوری را مشاهده کنید.
 

شارژ جریان بالا در گوشی های Oppo و وان پلاس

این دو محصول از شارژ سریع از متد یکسان سازی استفاده می کنند که مقدار شارژ سریع در این دو محصول حدوداً 4 آمپر است.
با اینکه فناوری های استفاده شده در کوئیک شارژ و Vooc و دش‌شارژ برای شارژ سریع صحیح است اما تفاوت هایی هم وجود دارد.در کوالکام بالا رفتن دمای شارژ و دستگاه هر دو مهم است اما در oppo و وان پلاس فقط از نظر حرارت مهم است.
شما می توانید وان پلاس و اوپو را حتی در موقع شارژ استفاده کنید و باتری آن داغ نمی شود و این فناوری منحصر به این دو کمپانی است و برای استفاده از این فناوری حتما باید از کابل و شارژری که در جعبه گوشی است استفاده کنید.
شرکت سامسونگ توانسته این فناوری را از شرکت کوالکام خریداری کند تا پردازنده هایی که کوالکام استفاده نکرده بتواند طراحی کند و در گوشی های موبایل خود استفاده کند.
شایان ذکر است شرکت سامسونگ از فناوری شارژ سریع آداپتور آشنا است و تمام دستگاه های این شرکت قابلیت استفاده از آداپتور شارژ سریع را دارند.

دلیل مشکل ساز بودن شارژ سریع با ولتاژ بالا چیست؟

مدارهای موجود در گوشی ها ولتاژ را کاهش داده و شدت جریان را افزایش می دهد.برای بدست آوردن میزان توان ثابت باید توان ولتاژ را در ولتاژ شدت جریان ضرب کنیم. قابل‌ذکر است که کابل‌های fast charging باعث تبدیل ولتاژ AC نمی‌شوند. اگر به پشت شارژر نگاه کنید، می‌توانید نماد کوچک جریان DC را به شکل ⎓ ببینید. مدارهای شارژ سریع با ولتاژ بالا از یک منبع تغذیه‌ی switch-mode با میزان پایین استفاده می‌کنند.
رگولاتور خطی می تواند گرمای کمتری تولید کند که همین امر باعث خنک نگه داشتن گوشی و باتری آن می شود.

فناوری شارژ سریع باتری های لیتیوم-یون (Lithium-ion)

چرخه شارژ شامل دو فاز( افزایش ولتاژ – ثابت ماندن شدت جریان)جداگانه است که همین امر باعث شده تا باتری ها به طور خطی شارژ نشوند.این نوع باتری لیتیوم-یونی در اکثر گوشی های هوشمند و در بسیاری از گجت های دیگر مورد استفاده است.
در فاز اول ولتاژ از 2 ولت شروع و تا 4.2 ولت افزایش می یابد و در هر باتری این تغییر ولتاژ متفاوت است.
در فاز دوم هم ولتاژ به بالاترین حد ممکن می رسد و به مرور زمان از شدت جریان کم می شود.به دلیل شدت جریان پایین باتری با سرعت بسیار پایینی شارژ می شود که ساعت ها باید منتظر شارژ شدن گوشی باشید.
این فناوری استاندارد باعث می شود که گوشی شما را از صفر تا 50 الی 60 درصد به سرعت بالایی شارژ کند اما بعد از 60 درصد سرعت شارژ کاهش پیدا می کند.زمانی ولتاژ به بالاترین میزان می رسد که شارژ سریع برای بخش جریان ثابت دستکاری شود و جریان بیشتری را به باتری تزریق کند.
شایان ذکر است میزان ولتاژ و شدت جریان ارسال شده به باتری توسط مدارهای کنترلر ویژه ای در گوشی های موبایل تنظیم می شوند.حسگرهای ویژه ای هم میزان دما را کنترل می کنند و مقدار شدت جریان را نیز مدیریت می شود. همین امر باعث می شود تا عمر باتری بیشتر شود.
شارژ در حالتی که جریان باتری ثابت است کمترین زیان را به باتری گوشی شما می رساند که این موضوع باعث می شود تا عمر باتری شما طولانی شود.
اگر باتری شما در گرمای زیاد قرار بگیرد میتواند آسیب ببیند و عمر باتری را کوتاه کند.هر چه شرایط باتری پرتنش‌تر باشد میزان عمر آن کم می شود زودتر از بین می رود.

استفاده از ولتاژهای بالا

برای استفاده از ولتاژهای بالا دو دلیل عمده وجود دارد که به شرح زیر است:

1- منبع تغذیه‌های switch-mode

این منبع پرکاربردترین منبع برای تنظیم کننده های خطی است که می تواند از این طریق گرما را کاهش دهد.این کار باعث خنک نگه داشتن گوشی و باتری است که این ویژگی از مهم ترین قابلیت های این فناوری استاندارد است.

2- از دست دادن توان در کابل‌های USB

این از دست دادن مخصوص کابل های بلند و طویل است که این طویل بودن کابل می تواند جریان عبوری شارژ را در ولتاژ تنظیم کند (قانون اهم: V = IR).

اگر ولتاژ بالا باشد ولی شدت جریان کم باشد میزان توان کمتری هدر می رود.شبکه های ولتاژ برق شهری بجای ولتاژ پایین از ولتاژ بالایی استفاده می کنند تا در انتقال برق به مشکل برنخورند.
لازم به ذکر است که کابل‌ها آسان‌تر و بیشتر از تنظیم‌کننده‌های خطی جریان را محدود می‌کنند. فرکانس سوئیچینگ علاوه بر توان ترانزیستورها به خازن و موج رله ولتاژ بستگی دارد.برای به دست آوردن جریان های بسیار بالا باید از طریق یک تنظیم کننده ولتاژ خطی معمولی اقدام کنند.

جمع بندی

شرکت‌ها روش‌های خاص خود را برای شارژ سریع و در عین ‌حال به حداکثر رساندن طول عمر باتری، به کار می‌گیرند پس به همین دلیل استانداردهای مختلفی در بازار جهانی وجود دارد.
استفاده از فناوری فست شارژ ممکن است دارای مزایا و معایبی باشد که با مطالعه این مقاله می توانید از مزایا و معایب آن مطلع شوید.
بسیاری از شرکت ها به دنبال ارائه فناوری های جدید شارژ سریع و دارای ویژگی های خاصی هستند که قصد دارند با یکدیگر رقابت کنند.
فناوری USB Power Delivery معروف ترین و برجسته ترین فناوری در جهان است که به احتمال زیاد در آینده این فناوری را به عنوان ستون فقرات تمامی استاندارهای شارژ سریع معرفی خواهند کرد.
شما با داشتن گوشی های هوشمند و قابلیت شارژ سریع و کابل آن می توانید در کمترین زمان گوشی خود را شارژ کنید.در حال حاضر تنها فناوری شارژ استفاده از کابل های شارژ فست شارژ است مگر آن که این فناوری در آینده توسعه و با قابلیت بهتری ارائه شود.
از اینکه تا انتهای مقاله با تیم موبایل 140 همراه بودید سپاسگذاریم.

نویسنده: ز.د