آشنایی با شارژ سریع
استانداردهای شارژ سریع زیادی در بازار وجود دارد، اما همه آنها یک فناوری اصلی مشترک دارند. در اینجا نحوه کار آن و راهنما شارژ سریع آمده است.
شارژ سریع یکی از ویژگی های ضروری در گوشی های امروزی است. باتری‌های ما را در طول یک روز شلوغ شارژ نگه می‌دارد و ما را در عرض چند دقیقه با شارژ سریع دوباره به کار بازمی‌گرداند. با این حال، استانداردهای مختلفی از شرکت های مختلف وجود دارد و سرعت شارژ اغلب به کابل ها و شارژرها بستگی دارد. همه اینها می تواند کمی گیج کننده باشد، بنابراین ما اینجا هستیم تا آن را توضیح دهیم.
اگر با ایده شارژ سریع کاملاً تازه کار هستید، ایده این است که انرژی بیشتری را از طریق یک درگاه USB به باتری نسبت به برق ۲.۵ واتی بار کانکتور ارائه دهید. اگر تا به حال از خود پرسیده اید که چرا یک پورت USB چندین ساعت طول می کشد تا تلفن هوشمند شما شارژ شود، به همین دلیل است. بدون قابلیت شارژ سریع، درگاه های USB-A قدیمی می توانند به طرز دردناکی کند عمل کنند. پورت های USB-C می توانند به طور پیش فرض سریعتر باشند – تا ۱۵ وات سریعتر – اما هیچ تضمینی وجود ندارد.
تلفن های هوشمند شارژ سریع امروزی بین ۱۸ وات تا ۶۵ وات قدرت دارند و زمان شارژ آن از ۳۰ دقیقه تا کمی بیش از یک ساعت متغیر است. حتی تلفن های با شارژ فوق سریع ۱۲۰ واتی در بازار وجود دارد، اگرچه اینها قطعاً متداول نیستند. این روزها شارژ سریع فقط به شارژ سیمی اختصاص ندارد. شارژ بی سیم نیز وارد بازی شده است.
اگر می‌خواهید بدانید که این فناوری چگونه کار می‌کند و همه استانداردهای رایج شارژ سریع چگونه با هم مقایسه می‌شوند، در ادامه صحبت میکنیم.
چگونه می توان باتری را سریع شارژ کرد؟
قبل از پرداختن به استانداردهای شارژ سریع، بیایید به برخی از اصول اولیه شارژ باتری ها بپردازیم. مانند همه دستگاه های الکترونیکی، باتری ها با ولتاژ خاصی کار می کنند و می توانند مقدار مشخصی جریان را وارد و خارج کنند. هر دو به معنای قدرت بیشتر و در نتیجه شارژ سریعتر است. با این حال، باتری ها دارای محدودیت های عملیاتی بسیار سختگیرانه ای هستند، به ویژه در مورد ولتاژ، که برای شارژ ایمن آنها باید رعایت شود.
شارژ سریع باتری فقط به معنای پرتاب ولتاژ و جریان تا حد ممکن به باتری نیست. در عوض، شارژ باتری به دو فاز مجزا تقسیم می شود – جریان ثابت و ولتاژ ثابت. نمودار زیر نشان می دهد که چگونه ولتاژ در طول شارژ تغییر می کند و چگونه بر مقدار جریانی که می تواند به باتری منتقل شود تأثیر می گذارد.
ولتاژ کمتر باتری به افزایش ظرفیت در طول زمان کمک می کند. سبز: شارژ با ولتاژ پایین برای شروع تا ~ ۶۵٪. زرد: شروع ولتاژ ثابت. قرمز: دوره طولانی شارژ ولتاژ بالا برای ۱۵٪ اخر.
فن‌آوری‌های شارژ سریع از فاز جریان ثابت با پمپاژ هرچه بیشتر جریان به باتری قبل از رسیدن به حداکثر ولتاژ خود استفاده می‌کنند. بنابراین، فن‌آوری‌های شارژ سریع زمانی مؤثر هستند که باتری شما کمتر از ۵۰ درصد پر باشد، اما پس از عبور باتری از ۸۰ درصد، تأثیر کاهشی بر زمان شارژ دارد. اتفاقاً شارژ جریان ثابت کمترین مضرترین دوره برای سلامت طولانی مدت باتری است. ولتاژ ثابت بالاتر، همراه با گرما، برای عمر باتری مضرتر است.
بهبود زمان شارژ
تعدادی تکنیک وجود دارد که سازندگان می توانند از آنها برای افزایش قابلیت جابجایی فعلی باتری های خود برای بهبود زمان شارژ استفاده کنند. برای مثال، باتری‌های گران‌تر ممکن است با نرخ C بالاتر و مواد جدید برای مقاومت در برابر جریان‌ها و دمای بالاتر عرضه شوند. باتری های دارای زبانه های مولتی آند و کاتد می توانند مقاومت داخلی باتری را کاهش داده و جریان آن را افزایش دهند. باتری‌های دو سلولی جریان را به دو باتری به صورت موازی تقسیم می‌کنند تا بتوانند سریعتر شارژ کنند.
بهینه‌سازی زمان شارژ باتری اکنون شامل نظارت بر ولتاژ و جریان و بهینه‌سازی الگوریتم‌ها نیز می‌شود. همراه با دما، این داده‌ها را می‌توان به شارژرهای هوشمند برای بهینه‌سازی انتقال انرژی به دستگاهی مانند تلفن هوشمندتان بازگرداند. این مبارزه قدرت جایی است که استانداردهای شارژ سریع، که در زیر به آنها اشاره شده است، وارد عمل می شوند.
مروری بر استانداردهای شارژ سریع
اکنون که می دانیم شارژ سریع چگونه کار می کند، بیایید به استانداردهای مختلف موجود در گوشی های هوشمند و سایر گجت ها نگاه کنیم.
انتقال برق USB
USB Power Delivery (USB PD) مشخصات رسمی شارژ سریع است که توسط USB-IF در سال ۲۰۱۲ منتشر شد. از سال ۲۰۲۰، USB PD به رایج‌ترین استاندارد شارژ پشتیبانی شده در صنعت گوشی‌های هوشمند تبدیل شده است. اگرچه تعداد زیادی از تلفن‌ها هنوز استانداردهای اختصاصی سریع‌تری دارند، اکثر تلفن‌های امروزی از USB PD روی پورت USB-C خود پشتیبانی می‌کنند.
درست مانند تمام استانداردهای شارژ سریع، USB PD یک پروتکل داده را برای برقراری ارتباط بین شارژر و تلفن پیاده سازی می کند. با این کار حداکثر توان قابل تحمل هم برای شارژر و هم برای گوشی تعیین می شود. USB PD قدرت را از ۰.۵ وات تا ۱۰۰ وات کاهش می دهد.
| محدوده قدرت USB PD | ولتاژ ثابت | محدوده فعلی | دستگاه های نمونه |
|---|---|---|---|
| ۰.۵ – ۱۵ وات | ۵ ولت | ۰.۱ – ۳.0A | هدفون، لوازم جانبی کوچک USB |
| ۱۵ – ۲۷ وات | ۹ ولت | ۱.۶۷ – ۳.0A | گوشی های هوشمند، دوربین ها، پهپادها |
| ۲۷ – ۴۵ وات | ۱۵ ولت | ۱.۸ – ۳.0A | تبلت، لپ تاپ کوچک |
| ۴۵ – ۱۰۰ وات | ۲۰ ولت | ۲.۲۵ – ۳.0A ۳.۰ – ۵.0A فقط با کابل نامی | لپ تاپ های بزرگ، نمایشگر |
تلفن های هوشمند معمولاً از حدود ۱۸ تا ۲۵ وات برق برای شارژ با USB PD استفاده می کنند. این استاندارد همچنین از برق دو جهته پشتیبانی می کند و گوشی شما را قادر می سازد تا سایر لوازم جانبی را شارژ کند. گوشی‌های هوشمندی که از USB PD استفاده می‌کنند عبارتند از Apple iPhone 12 و Google Pixel 5 .
آخرین استاندارد USB PD همچنین شامل نسخه اختیاری منبع تغذیه قابل برنامه ریزی (USB PD PPS) است. این کنترل ولتاژ انعطاف پذیرتری را در مراحل ۲۰ میلی ولت معرفی می کند و آن را برای شارژ سریع بهینه بسیار مفیدتر می کند. سری گلکسی اس ۲۱ سامسونگ نمونه ای از گوشی های شارژ سریع با استفاده از USB PD PPS است.
شارژ سریع کوالکام
شارژ سریع کوالکام به دلیل رشد استانداردهای اختصاصی و USB PD ممکن است به اندازه چند سال پیش در فضای شارژ گوشی هوشمند برجسته نباشد. اما اکنون در نسل پنجم خود قرار دارد و همچنان با پشتیبانی منظم در طیف وسیعی از گوشی‌های هوشمند به کار خود ادامه می‌دهد.
آخرین Quick Charge 5 با تمام نسخه های قبلی Quick Charge و USB PD سازگار است. همچنین با مشخصات USB PD سازگار است و می‌تواند تا ۱۰۰ وات برق را برای گجت‌های سخت‌تر فراهم کند. این قدرت بسیار بیشتر از نسخه های قبلی است که معمولاً ۱۸ و ۲۷ وات برق را به گجت های سازگار ارائه می کردند.
| ولتاژها | حداکثر جریان | حداکثر قدرت | |
|---|---|---|---|
| شارژ سریع ۱.۰ | ۵ ولت | ۲A | ۱۰ وات |
| شارژ سریع ۲.۰ | ۵/۹/۱۲ ولت | ۳A | ۱۸ وات |
| شارژ سریع ۳.۰ | ۳.۶ – ۲۰ ولت (افزایش ۲۰۰ میلی ولت | ۲.۵ / ۴.۶A | ۱۸ وات |
| شارژ سریع ۴+ | ۳.۶ – ۲۰ ولت (افزایش ۲۰۰ میلی ولت) حالت QC ۵ / ۹ ولت حالت USB-PD | ۲.۵ / ۴.۶A QC Mode ۳A USB-PD mode | حالت QC 18 وات، حالت ۲۷ وات USB-PD |
| شارژ سریع ۵ | ۳.۳ – ۲۰ ولت | حالت های ۳A، ۵A، >5A | ۱۰۰ وات |
Quick Charge 5 با ولتاژهای عملیاتی افزایشی تا ۲۰ ولت، ۳ آمپر تا ۵ آمپر جریان، بسیار شبیه قابلیت های شارژ سریع USB PD PPS است. کوالکام استاندارد خود را با قابلیت‌های شناسایی شارژر، همراه با پروتکل‌های حفاظت از ولتاژ، جریان و حرارت افزایش می‌دهد. به قول کوالکام، این دستگاه حتی از استاندارد USB PD ایمن تر طراحی شده است.
سایر استانداردهای مشترک و اختصاصی
در طول سال ها، بسیاری از شرکت های دیگر استانداردهای شارژ سریع خود را توسعه داده اند. بسیاری از اینها زمانی ایجاد شدند که پورت های USB-A محبوب بودند. اگرچه برخی از آنها با انتقال به USB-C و گسترش USB PD کم و بیش منسوخ شده اند. با این حال، برخی از آنها به دلیل پشتیبانی گسترده توسط دستگاه‌های قدیمی یا به دلیل سرعت بیشتری نسبت به آنچه که با استانداردهای جهانی‌تر ارائه می‌شود، ادامه می‌دهند.
به عنوان مثال
پروتکل Apple 2.4A درگاه های USB-A استاندارد را با جریان ۲.۴A به جای قابلیت های اولیه ۰.۵A افزایش می دهد. آیفون‌های قدیمی‌تر و مجموعه‌ای از گجت‌های قدیمی‌تر، از این قابلیت‌ها برای شارژ از درگاه‌های قدیمی‌تر استفاده می‌کنند. شارژ سریع تطبیقی سامسونگ یک استاندارد قدیمی مشابه است که برای گوشی های هوشمند قدیمی سامسونگ گلکسی طراحی شده است و در مدل های نسل جدیدتر نیز پشتیبانی می شود. این توان حداکثر ۱۵ وات را فراهم می کند که به طور قابل توجهی کندتر از فناوری شارژ سریع مدرن تر است.
دیگر استانداردهای کمتر محبوب و قدیمی‌تر، مانند Motorola Turbo Charge و MediaTek’s Pump Express، مستهلک شده‌اند.
استانداردهای شارژ اختصاصی بسیار سریع هنوز در صنعت گوشی‌های هوشمند، به‌ویژه از سوی تولیدکنندگان چینی وجود دارد. به عنوان مثال می توان به Warp Charge OnePlus، Huawei SuperCharge، SuperVooc Oppo و فناوری شارژ ۱۲۰W شیائومی اشاره کرد. این فناوری‌ها از ۴۰ وات تا ۱۲۰ وات متغیر هستند که با استانداردهای شارژ سریع و USB Power Delivery بسیار فراتر از پیاده‌سازی‌ها هستند.
در یک خبر خوب
شارژرهای اختصاصی مانند OnePlus و Xiaomi به طور فزاینده ای از USB PD علاوه بر پروتکل های خود پشتیبانی می کنند. این به این آداپتور های برقی تکی امکان می‌دهد تا گوشی‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و موارد دیگر را سریع شارژ کنند، در حالی که نیاز به چندین آداپتور را کاهش می‌دهند.
راهنما شارژ سریع بی سیم
شارژ بی سیم دارای اصول و موانعی مشابه شارژ سریع سیمی است. دستگاه ها همچنان به یک باتری قابل شارژ سریع و روشی برای انتقال اطلاعات از گجت به شارژر نیاز دارند. سپس، عارضه دیگری وجود دارد که انتقال موثر مقدار زیادی نیرو از طریق هوا است.
Qi (تلفظ chee) رایج ترین استاندارد در فضای شارژ بی سیم موبایل است. درست مانند USB PD، استاندارد نیز دستخوش تجدید نظرهای متعددی شده است و قابلیت‌های برق استاندارد و موارد استفاده ارتباطی را بهبود می‌بخشد. Qi همچنین شارژ بی‌سیم معکوس را پیاده‌سازی می‌کند و به تلفن‌ها اجازه می‌دهد تا دیگر گجت‌های بی‌سیم را آهسته شارژ کنند.
نسخه ۱.۰ Qi که در سال ۲۰۱۰ منتشر شد، تنها ۵ وات برق را ارائه می کرد. در طول سال ها، این توان به ۱۰ وات، ۱۵ وات، ۳۰ وات و حتی ۶۵ وات برای دستگاه های بزرگتر افزایش یافته است. با این حال، در فضای گوشی‌های هوشمند، ۱۵ وات بالاترین حد است و بسیاری از دستگاه‌ها پیکربندی‌های کندتر ۱۰ وات و ۷.۵ وات را انتخاب می‌کنند. بنابراین، Qi همچنان کندتر از شارژ سیمی است.
MagSafe
اپل همچنین فناوری شارژ بی‌سیم اختصاصی خود را با MagSafe در سال ۲۰۲۰ معرفی کرد. MagSafe همچنین با ۱۵ وات شارژ می‌شود، که سرعت آن را نسبت به توان سیمی ۲۰ واتی آیفون ۱۲ ارائه شده توسط USB Power Delivery کندتر می‌کند.
شارژ بی‌سیم اختصاصی
با این حال، بازار رو به رشدی برای استانداردهای شارژ بی‌سیم اختصاصی بسیار سریعتر، به‌ویژه در بین برندهای چینی وجود دارد. Oppo دارای SuperVooc بی‌سیم ۶۵ واتی ، وان پلاس ۵۰ وات Warp Charge، و هوآوی از فناوری ۴۰ واتی خود بهره می‌برد. شارژ بی سیم ۱۰۰ وات و فراتر از آن نیز تبلیغ می شود، اما هنوز شاهد ظهور این فناوری در محصولات تجاری نیستیم.
کلید شارژ بی سیم سریعتر استفاده از سیم پیچ های بیشتر برای انتقال جریان از طریق هوا است. با این حال، این موضوع هزینه بیشتر برای اجرا، اشغال فضای بیشتر و افزایش دمای شارژ را دارد. در حالی که شارژ بی سیم سریع به وضوح امکان پذیر است، اما کارآمدترین راه برای شارژ سریع گوشی های هوشمند و سایر ابزارها نیست.
وضعیت شارژ سریع در سال ۲۰۲۱
در مقایسه با همین چند سال پیش، بازار گوشی‌های هوشمند در سال ۲۰۲۱ بالاخره حول مجموعه‌ای کوچک از استانداردها برای شارژ سریع سیمی و بی‌سیم ترکیب می‌شود. در فضای سیمی، USB PD تبدیل به استاندارد واقعی برای شارژ گوشی های هوشمند در هر دو اکوسیستم اندروید و iOS شده است.
USB PD نیز در بازارهای لپ تاپ محبوبیت دارد. ما بالاخره شاهد ثمرات استاندارد شارژ واحد بسیار وعده داده شده برای همه ابزارهای شما هستیم. اگرچه معرفی USB PD PSS لایه جدیدی از سردرگمی را برای مصرف کنندگان اضافه کرده است. شارژ بی‌سیم در فضای مشابهی قرار دارد و برندها در اطراف Qi به عنوان استاندارد صنعت همه‌جا جمع می‌شوند.
جمه بندی راهنما شارژ سریع
همانطور که گفته شد، استانداردهای اختصاصی هنوز جای خود را در بازی شارژ دارند و سرعت را به ارتفاعات جدیدی می برند. بی سیم ۱۲۰ وات، چه برسد به با سیم، تا چند سال پیش غیرقابل تصور بود. با وجود گسترش روزافزون فناوری ها، USB PD و Qi قطعا سریع‌ترین فناوری‌ها در این تجارت نیستند.
