نکات مهم درباره ی تکنولوژی فست شارژ

فست شارژ چگونه کار می کند؟

باتری های مورد استفاده در گوشی های هوشمند معمولا از نوع لیتیوم یونی (Lithium-ion) است. هر کدام از این باتری ها ظرفیت مشخصی دارند که با میلی آمپر مشخص می شود. برای شارژ کردن این باتری ها باید توان (بر حسب وات) خاصی که حاصل ولتاژ و آمپر است به آن وارد شود. هر چه این توان بیشتر باشد، باتری هم زودتر شارژ می شود. برای افزایش توان باید ولتاژ یا آمپر (یا حتی هر دو) را افزایش دهیم.
البته در این میان محدودیت های مهمی هم وجود دارد مثلا با افزایش بیش از حد توان، انرژی اضافه ای به شکل گرما به وجود می آید و باتری داغ می شود. داغ شدن یا افزایش گرما در صورت ازدیاد بیش از حد معمول برای باتری، موجب کاهش عمر باتری شده و همچنین احتمال سوختن و یا انفجار و.. آن را افزایش می دهد.
برای جلوگیری از بروز این آسیب ها از چیپست ها، کابل و فناوری خاص و مهندسی شده ای استفاده می شود تا باتری خنک بماند و امکان ایجاد خطر و آسیب به کمترین میزان خود برسد.

تفاوت فست شارژ با شارژر های معمولی

اولین تفاوت این شارژها در اجزاء تشکیل دهنده آن ها است. شارژ سریع دارای یک کابل متفاوت، یک چیپست در شارژر و یک چیپست در گوشی تفلن همراه است. شاید عجیب باشد، اما در صورتی که از کابل دیگری جز کابل خودش برای شارژ سریع استفاده کنید، دستگاه شارژ نخواهد شد. قطر کابل، طول آن و جنس فلز کابل در میزان افزایش سرعت شارژ دستگاه نقش دارد.
اما مهمترین تفاوت شارژ سریع با شارژهای نسل قبل در میزان توان تولیدی است. شارژهای معمولی توانی معادل با ۲٫۵ وات ارسال می کردند، در صورتی که توان ارسالی شارژ سریع بسیار بالاتر از این رقم است. به طور مثال شارژ سریع شرکت سامسونگ توانی برابر با ۱۵ وات و شارژ سریع شرکت هوآوی توانی برابر با ۲۵ وات را تولید می کند.
با توجه به استاندارهای جهانی، این میزان توان در گوشی ها بین ۷٫۵ تا ۱۵ وات برای گوشی های تلفن همراه و ۲۷ وات به بالا برای تبلت ها و سایر دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

موارد قابل توجه در فست شارژ

برای شارژ سریع، دستگاه و شارژر باید هر دو از این تکنولوژی پشتیبانی کنند. به همین دلیل نمی توان با شارژری که شارژ سریع هست، گوشی های قدیمی تر که این تکنولوژی در برنامه آن ها تعریف نشده و دارای چیپ مخصوص نیستند را شارژ کرد. البته این شارژر نیز می تواند گوشی های دیگر را شارژ کند، اما با همان سرعتی که شارژر اصلی گوشی این کار را انجام می دهد. علاوه بر آن، کابل شارژ و پورت کنکتور نیز در شارژ سریع تاثیرگذار هستند و باید با کل سیستم هماهنگی داشته باشند. در صورتی که هر یک از موارد ذکر شده وجود نداشته و یا دارای ایراد باشند، شارژ سریع عمل نخواهد کرد.

فناوری شارژ سریع چگونه باتری های لیتیوم-یون را شارژ می کند؟

امروزه باتری های لیتیوم-یون در گوشی های هوشمند و بسیاری از گجت های دیگر به کار می روند، اما این باتری ها به طور خطی شارژ نمی شوند، بلکه فرایند چرخه شارژ شامل دو فاز جداگانه است.

فاز اول شامل «افزایش ولتاژ» و فاز دوم «ثابت ماندن شدت جریان» است. در مرحله اول ولتاژ به طور ثابت از ۲ ولت شروع می شود و به مرور به ۴٫۲ ولت افزایش پیدا می کند. تغییرات در این زمینه بسته به هر باتری متفاوت است. سپس در فاز دوم زمانی که ولتاژ به بالاترین حد می رسد به مرور از شدت جریان کم می شود. به این ترتیب زمانی که باتری به این شرایط می رسد به دلیل شدت جریان پایین تر، با سرعت کمتری شارژ می شود.

دقیقاً به همین دلیل است که باتری گوشی شما از ابتدا تا ۵۰ یا ۶۰ درصد ابتدایی با سرعت بیشتری نسبت به درصدهای بالاتر شارژ می شود. اما شارژ سریع در واقع بخش جریان ثابت را دستکاری می کنند و تا جای ممکن جریان بیشتری را به باتری تزریق می کنند و این فرایند تا زمانی ادامه پیدا می کند که ولتاژ به بالاترین میزان خود برسد.

به همین دلیل می توان گفت شارژ سریع، بیشتر در حالتی مفید است که باتری گوشی شما کمتر از ۵۰ درصد باقی مانده باشد و از ۸۰ درصد به بالا تقریباً هیچ تأثیری ندارد. در حقیقت شارژ در حالتی که جریان باتری ثابت است (به عبارتی در فاز اول و پیش از رسیدن به حداکثر ولتاژ) کمترین زیان را برای سلامت باتری گوشی شما در طولانی مدت دارد.

از سوی دیگر ولتاژ ثابت بالا در کنار گرما، دشمنان اصلی عمر باتری در طولانی مدت هستند. نباید عمر باتری را با شارژ دهی اشتباه گرفت. باتری پس از هر بار شارژ میزانی از ظرفیت اولیه خود را از دست می دهند تا اینکه در نهایت مقدار چندانی از ظرفیت آنها باقی نمی ماند. هر چه شرایط شارژ باتری پر تنش تر باشد، از میزان عمر آن کم شده و زودتر مستهلک می شود.

در نهایت باید اشاره کرد میزان ولتاژ و شدت جریان ارسال شده به باتری توسط مدارهای کنترلر ویژه ای در گوشی های همراه تنظیم می شوند. در کنار اینها حسگرهای ویژه ای میزان دما را کنترل می کنند و مقدار شدت جریان نیز مدیریت می شود تا سرعت شارژ در کنار عمر بیشتر باتری در طولانی مدت در بهینه ترین حالت ممکن باشند.

سوالات پر تکرار درباره ی فست شارژ:

آیا شارژ سریع به باتری گوشی ما آسیب می‌رساند؟

وقتی به یک نفر می‌گوییم که گوشی ما در عرض مدت زمان بسیار کوتاهی شارژ می‌شود، احتمالا اولین پاسخی که می‌شنویم این است که این ویژگی مثبتی نیست زیرا باتری سریعا آسیب دیده و خراب خواهد شد.
اما آیا واقعا استفاده از فناوری شارژ سریع به باتری دستگاه ما آسیب وارد می‌کند؟ این سوالی است که پاسخ آن بسیار اهمیت دارد، خصوصا با توجه به این‌که باتری بیشتر دستگاه‌های کنونی قابل تعویض نیستند. می‌دانیم که در حالت عادی شارژ آرام‌تر، باتری را سالم‌تر نگه می‌دارد و هرچه سرعت شارژ بیشتر باشد، گرمای بیشتر تولید می‌شود و گرما هم دشمن دستگاه‌های الکتریکی است. اما هنوز هیچ مدرکی دال بر صدمه زدن شارژ سریع به عمر متوسط باتری (که حدود ۲ سال است) به دست نیامده است. کوالکام به عنوان یکی از پیشتازان بازار در توسعه قابلیت شارژ سریع، در بخش پرسش و پاسخ وب‌سایت خود اطمینان داده بهره‌گیری از استاندارد شارژ سریع، مشکلی را برای گوشی‌های هوشمند و باتری آن‌ها ایجاد نخواهد کرد. در واقع تا وقتی که ما از باتری لیتیوم یون در گوشی‌های هوشمند خود استفاده می‌‌کنیم هیچ فرقی میان شارژرهای سریع و معمولی از نظر آسیب رساندن به دستگاه وجود ندارد.

آیا امکان استفاده از شارژرهای برندهای دیگر برای استفاده از قابلیت فست شارژ وجود دارد؟

در صورتی که از شارژرهای سازگار با قابلیت فست شارژ اما از برندهای دیگر استفاده کنید هیچ خطری گوشی شما را تهدید نخواهد کرد. دلیل این امر آن است که رگولاتور موجود در گوشی شما از ایجاد آسیب به باتری جلوگیری خواهد کرد اما در صوت ناسازگاری، این امر مانع از فعال شدن قابلیت شارژ سریع می‌شود. ضمن اینکه استانداردهای موجود در بازار به نحوی است که در بسیاری از موارد، هم‌پوشانی میان شارژرها برقرار بوده و می‌‌توانید از گزینه‌های متفاوتی استفاده کنید.

آیا تمام استانداردهای شارژ سریع، عملکرد مشابهی دارند؟

الزاماً نه. با وجود این، تمام راهکارها از دستورالعمل‌‌های مشابهی که پیش از این شرح داده شد بهره می‌برند. به عنوان مثال، تکنولوژی Quick Charge 1.0 که در سال ۲۰۱۳ میلادی توسط کوالکام معرفی شد امکان شارژ گوشی را با سرعتی ۴۰ برابر بیشتر در مقایسه با تکنولوژی پایه شارژ فراهم می‌کرد. در ادامه، این استاندارد بهبود پیدا کرد و نسخه ۲.۰ و ۳.۰ آن نیز با بهبود قابلیت‌ها و عملکرد رونمایی شد. در ادامه، در نوامبر گذشته، Quick Charge 4.0 رونمایی شد که از جدیدترین اساتاندارد USB-C پشتیبانی کرده و افزایش سرعت ۲۰ درصدی را در مقایسه با نسخه ۳.۰ به همراه دارد. به این ترتیب، با پنج دقیقه شارژ گوشی می‌توانید از آن به مدت ۵ ساعت استفاده کنید.

در بین شرکت‌های مختلف نیز تکنولوژی‌های متفاوتی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، وان پلاس از تکنولوژی توسعه یافته خود به نام Dash Charge بهره می‌برد که به جای استفاده از ولتاژ بالاتر برای افزایش سرعت شارژ که به گرم شدن بیشتر گوشی منجر می‌شود، از جریان بالاتر که به گرم شدن شارژر منجر می‌شود استفاده می‌کند. در این سیستم، قسمت اعظم فشار روی شارژر بوده و همین باعث می‌شود گوشی، خنک‌تر بماند. وان پلاس مدعی است با ۳۰ دقیقه شارژ باتری با تکنولوژی Dash Charge می‌توانید به مدت یک روز از گوشی استفاده کنید.

تکنولوژی های مختلف فست شارژ:

تکنولوژی فست شارژ آیفون: (فناوری USB Power Delivery)

به صورت کلی فست شارژ ها استاندارد های مختلفی دارند که یکی از آن ها USB Power Delivery است. USB Power Delivery یا (USB-PD) از نسل USB-IF است که در سال ۲۰۱۲ ایجاد شده است. این استاندارد می تواند با یک پورت در هر دستگاهی مورد استفاده قرار گیرد که نیازمند مدار و نرم افزار لازم هم هست. قدرت خروجی در این استاندارد می تواند تا ۱۰۰W هم افزایش یابد. حالت های مناسب برای گوشی ۷٫۵W+ & 15W+ می باشد که از توان بیش از ۲۷ وات هم در لپ تاپ ها استفاده می شود.

گوشی های سری پیکسل گوگل و گوشی های iPhone 8, iPhone X و نسخه های جدید مک بوک از این تکنولوژی استفاده می کنند.

استاندارد فست شارژ سامسونگ: (فناوری Qualcomm Quick Charge)

استاندارد Qualcomm Quick Charge دیگر تکنولوژی معروفی است که برای فست شارژ در گوشی های مختلف استفاده می شود که در نسخه های جدید تر پیشرفت بهتری کرده است. از آنجایی که این تکنولوژی یکی از ویژگی های پردازنده های Qualcomm’s Snapdragon است، در گوشی هایی که از این پردازنده استفاده می کنند یافت می شود. در این استاندارد، نرخ توان با نرخ مورد نیاز باتری تنظیم می شود تا بهره وری مناسب باشد.

با توجه به محبوبیت بیشتر این استاندارد، گوشی های مختلفی از آن استفاده می کنند که از بین آن ها می توان به LG V40, Xiaomi Mi 8, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus و.. اشاره کرد.

سایر استاندارد های فست شارژ گوشی در هواوی و.. :

استاندارد های دیگری هم وجود دارند که برخی به عنوان اختصاصی و برخی دیگر عمومی مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از آن ها دارای نام اختصاصی مانند Samsung’s Adaptive Charging و Motorola’s Turbo Charging، Huawei Super Charging و.. هستند. البته خیلی هم نمی شود به آن ها اختصاصی گفت به طور مثال Adaptive Charging همان نسخه کوییک شارژ است که لیسانس آن از Qualcomm خریداری شده است تا در سایر گوشی های سامسونگ بدون پردازنده Qualcomm استفاده شود. در این بین فناوری های Super VOCC و OnePlus WarpCharge سرعت بالایی ارائه می دهند.