استانداردهای شارژ سریع و ویژگی‌های هرکدام را بهتر بشناسید

در بازار به‌شدت رقابتی گوشی‌های هوشمند، مردم سعی دارند که تمامی ویژگی‌های یک دستگاه را پیش از خرید، مورد بررسی قرار دهند. استانداردهای شارژ سریع گجت‌های هوشمند، موضوع مورد بحث ما در این مقاله است، پیشنهاد می‌دهیم که در ادامه با آی‌تی‌رسان همراه باشید.

تکنولوژی به ما این امکان را داده که در بازه زمانی کوتاهی، گوشی‌های خود را به‌سرعت شارژ کنیم. تقریبا همگان علاقه‌مند هستند که گجت خود را به جای چند ساعت‌، در عرض چند دقیقه شارژ نمایند. قضیه به این آسانی نیست. استانداردهای شارژ سریع ترکیبی پیچیده از فیزیک و شیمی بوده و علاوه بر محدودیت‌های هرکدام، ناسازگاری‌هایی نیز در این بین وجود دارد. فارغ از این ماجرا، تولیدکنندگان نیز از نام‌های پیچیده در استانداردهای شارژ سریع خود استفاده می‌کنند.

شارژ سریع چگونه کار می‌کند؟

پیش از عمیق‌تر شدن بحث، اجازه دهید که ابتدا از مسائل پایه‌ای شروع کنیم. تمامی گوشی‌های هوشمند از یک باتری بهره برده و همچنین تقریبا تمامی این باتری‌ها نیز به روشی مشابه، انرژی را انتقال می‌دهند.

سلول‌های باتری‌ها از دو الکترود (یکی مثبت و دیگری منفی) و واکنش‌های کاتالیزوری الکترولیتی تشکیل شده که در نهایت، ترکیبات شیمیایی را به موادی جدید تبدیل می‌کنند. با گذر زمان، ترکیبات یونی الکترودها، جریان الکترون‌ها را به سمت پایانه بیرونی منفی باتری هدایت کرده و در نتیجه جریان الکتریکی گوشی شما تأمین می‌شود.

در باتری‌های غیرقابل شارژ یونی، این واکنش‌های شیمیایی فقط یک بار رخ می‌دهند. اما در باتری‌های قابل شارژ لیتیوم-یونی که در گوشی‌های هوشمند امروزی به کار می‌روند، این واکنش‌ها برگشت‌پذیر هستند. هنگامی‌که باتری تخلیه می‌شود، این واکنش‌های شیمیایی، الکتریسیته تولید کرده و هنگامی‌که باتری شارژ می‌شود، این واکنش‌های شیمیایی منجر به جذب انرژی می‌شوند.

شارژ سریع

در بالا سعی کردیم تا فرآیند شارژ و تخلیه باتری را برای شما بازگو کنیم، اما جهت فهم شیوه کار شارژ سریع، باید ابتدا کمی با مفهوم کنترلر شارژ آشنا شوید.

ازآنجایی‌که در این مقاله به مفاهیمی همانند ولت، آمپر و وات اشاره می‌کنیم، پس در اینجا به‌صورت خلاصه تعاریفی را از آن‌ها ارائه می‌دهیم. ولت شاخصی برای ولتاژ (اختلاف سطح) بوده، آمپر شاخصی برای جریان و وات نیز شاخصی برای انرژی الکتریکی. مثلا در شلنگ باغچه، ولت معادل فشار آب درون شلنگ، جریان معادل نرخ گردش آب و وات نیز معادلی برای خروجی دهانه شلنگ است. در نهایت اینکه وات، محصول ولت و آمپر است.

با عبور جریان از باتری‌ گوشی‌های هوشمند، آن‌ها شارژ می‌شوند. جریان و ولتاژ بالاتر منجر به شارژ سریع‌تر باتری می‌شود، اما محدودیتی در این زمینه وجود دارد. کنترلر شارژ (IC) از باتری در مقابل افزایش‌های ناگهانی جریان محافظت می‌کند.

تراشه کنترل وظیفه تنظیم جریان کلی الکتریسیته ورودی و خروجی باتری را برعهده دارد. در حالت کلی، کنترلرهای لیتیوم-یونی با اندازه‌گیری جریان و ولتاژ سلول‌های باتری و سپس تنظیم جریان ورودی، میزان جریان را در واحد آمپر تعیین می‌کنند. برخی از تولیدکنندگان از مبدل‌های DC به DC جهت تغییر ولتاژ ورودی استفاده کرده و همچنین با استفاده از مدارهای مجتمع پیچیده، مقاومت بین ورودی شارژر و پایانه باتری را تعدیل می‌کنند. بدین ترتیب جریان انرژی نیز شیب‌دار می‌شود. میزان کشش کنترلر شارژ در حالت کلی توسط نرم‌افزار گوشی هوشمند تعیین می‌شود.

استانداردهای شارژ USB

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
2.5W	0.5A	5V	USB 1.0
2.5W	0.5A	5V	USB 2.0
4.5W	0.5A/0.9A	5V	USB 3.0
100W	0.5A/0.9A/1.5A/3A/5A	5-20V	USB 3.1 (USB-C + USB-PD)

 

استفاده گسترده از کابل‌های USB دو دلیل دارد: یکی اینکه پیدا کردن آن‌ها آسان بوده و دومی نیز اینکه، این درگاه‌ها از استانداردی به نام USB Power Delivery بهره می‌برد. درگاه‌های USB به 4 استاندارد 1.0، 2.0، 3.0 و 3.1 تقسیم می‌شوند. یک کابل معمولی USB 1.0 و 2.0 می‌تواند تا 5V/0.5A یا همان (2.5W) انرژی تحویل دهد.

مقدار ذکر شده در بالا، نرخ شارژ گوشی‌های عادی بوده و مقداری زیادی هم نیست. یک گوشی آیفون حدود 10 وات انرژی مصرف می‌کند (5V x 2A). جهت مقایسه باید بدانید که یک لامپ رشته‌ای متوسط حدود 40 وات انرژی مصرف می‌کند.

در حالت پیش‌فرض، درگاه‌های USB 3.0 حدود 4.5 وات (5V/0.9A) خروجی دارند. اما ماجرای USB-C که درگاهی بیضی شکل بوده، تا حدودی متفاوت است. اکثر تولیدکنندگان از USB 3.1 در این درگاه استفاده کرده و در نهایت این درگاه‌ ولتاژ بالاتری را نیز ارائه می‌دهند.

بسیاری از دستگاه‌هایی که از USB 3.1 بهره برده، از مشخصات USB Power Delivery یا همان USB-PD استفاده می‌کنند که این نوع شارژ سریع، توان خروجی نهایی 20V/5A یا همان 100 وات را دارد. گوشی‌های هوشمند معمولا به چنین توانی احتیاج ندارند. اما این خروجی انرژی برای لپ‌تاپ‌های مجهز به USB-C همانند مک‌بوک پرو یک مزیت به حساب می‌آید.

موضوع مشخصات شارژ باتری تا حدودی پیچیده بوده که آن نیز مستقیما به خروجی انرژی درگاه شارژ مربوط می‌شود. جدیدترین منابع انرژی شامل SDP (درگاه سرازیری استاندارد)، CDP (درگاه سرازیری شارژ) و DCP (درگاه شارژ اختصاصی) می‌شوند. استاندارد CDP در گجت‌های مدرن به کار رفته و می‌تواند تا 1.5 آمپر انرژی را تأمین کند.

تمامی گوشی‌ها و شارژهای سازگار به محدودیت‌های USB 2.0 و BC1.2 واقف هستند، اما این را نیز باید در نظر داشت که تمامی این دستگاه‌ها و شارژرها با یکدیگر سازگار نیستند. به همین دلیل، گوشی‌های هوشمند به‌صورت پیش‌فرض بر روی کمترین سرعت شارژ تنظیم می‌شوند.

مشخصات درگاه USB بیشتر شبیه به راهنما هستند تا دیکته. شرکت‌هایی همانند کوالکام از حدود مشخصات USB پا را فراتر گذاشته و به همین دلیل گوشی هوشمند شما می‌تواند در عرض چند دقیقه شارژ شود.

تفاوت استانداردهای شارژ سریع در چیست؟

USB Power Delivery

USB Power Delivery یکی از استانداردهای شارژ سریع بوده که توسط انجمن به‌کارگیرندگان USB توسعه داده شده و تمامی تولیدکنندگان دستگاه‌های مجهز به این درگاه می‌توانند از آن استفاده کنند. این استاندارد می‌تواند تا 100 وات خروجی داشته باشد، بنابراین جهت استفاده در انواع گوشی‌های هوشمند و همچنین لپ‌تاپ‌ها (در صورت مجهز بودن به USB-C) مناسب خواهد بود. جهت جریان انرژی در این استاندارد ثابت نیست، بنابراین به‌عنوان‌مثال شما می‌توانید پاوربانک‌هایی را پیدا کنید که از طریق درگاه USB-C هم خود را شارژ می‌کنند و هم سایر دستگاه‌ها را. موردی بعدی هم اینکه، شارژرهای مجهز به استاندارد شارژ سریع USB-PD می‌توانند هم لپ‌تاپ‌ها و هم گوشی‌های هوشمند را در بالاترین سرعت شارژ کنند. تولیدکنندگان مختلف این استاندارد را به شیوه متفاوتی به کار می‌گیرند. در زیر، اپل و گوگل را به‌عنوان‌مثال ذکر می‌کنیم.

شارژ سریع اپل با بهره‌گیری از USB-PD

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
29W	2A	14.5V	USB-PD

 

مزایا

• USB-PD یک استاندارد صنعتی بوده و با طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها سازگار است.

معایب

• اپل این شارژر را به همراه دستگاه‌ها خود عرضه نکرده، بنابراین باید آن را جداگانه خریداری کنید.

اکسسوری‌های موردنیاز

باید کابل Lightning به USB-C با قابلیت پشتیبانی از USB-PD را خریداری کنید. اگر از کابل استاندارد Lightning مجهز به آداپتور USB-C به USB-A استفاده کنید، آنگاه شارژر شما کمترین ولتاژ خروجی را خواهد داشت.

سرعت شارژ

فارغ از شارژر USB-C، شما در هر صورت باید محدودیت‌های نرم‌افزاری آیفون خود را تحمل کنید. شارژ سریع در بازه صفر تا 80 درصد فعال بوده و پس از آن غیرفعال خواهد شد. شارژ سریع گوشی‌های آیفون با استفاده از USB-PD می‌تواند صفر تا 50 درصد باتری را در عرض 30 دقیقه شارژ کند.

شارژ سریع گوگل با بهره‌گیری از USB-PD

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
18W	2A	9V	USB-PD

مزایا

• قابلیت سازگاری با طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها.
• گوگل، شارژر و کابل مخصوص را در داخل جعبه گوشی‌های خود قرار می‌دهد.

معایب

• سرعت شارژ سریع گوگل به اندازه گزینه‌های پیشنهادی رقبا، بالا نیست.

اکسسوری‌های موردنیاز

می‌توانید خود شارژر و کابل داخل جعبه گوشی‌های پیکسل را مورد استفاده قرار دهید. اگر هم قصد خرید اکسسوری‌های شخص ثالث را دارید، آنگاه می‌توانید از آداپتورها و کابل‌های USB-C به USB 2.0 استفاده کنید. اگر از تبدیل USB-C به USB-A استفاده کنید، آنگاه فارغ از آداپتور مورد استفاده، گوشی شما کندتر شارژ خواهد شد.

سرعت شارژ

شارژ سریع گوشی‌های پیکسل نیز در بازه صفر الی 80 درصدی فعال بوده و پس از آن غیرفعال می‌شود. با استفاده از آداپتورهای 18 وات یا بالاتر، می‌توانید با 15 دقیقه شارژ، حدود 7 ساعت از گوشی خود استفاده کنید.

Qualcomm Quick Charge

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
10W	2A	5V	Quick Charge 1.0
18W	1.67A/2A	5V/9V/12V	Quick Charge 2.0
18W	2.5A/4.6A	3.6V – 20V (200mV increments)	Quick Charge 3.0
27W (USB-PD)	3A (USB-PD), 2.5A/4.6A	5V/9V (USB-PD), 3.6V – 20V (200mV increments)	+Quick Charge 4.0

مزایا

• یکی از استانداردهای شارژ سریع پرکاربرد.
• قابلیت پشتیبانی از نسخه‌های قدیمی Quick Charge.
• قابلیت‌های داخلی ایمنی جهت جلوگیری از گرمای بیش‌ازحد و اتصال کوتاه.

معایب

• Quick Charge 3.0 با USB-PD سازگار نیست.

اکسسوری‌های موردنیاز

Quick Charge 4 و نسخه‌های جدیدتر، با شارژرهای USB-PD نیز سازگار هستند. اما Quick Charge 3.0 و نسخه‌های پایین‌تر فقط از اکسسوری‌های سازگار با Quick Charge پشتیبانی می‌کنند.

سرعت شارژ

کوالکام ادعا می‌کند که آخرین نسخه‌های +Quick Charge 4 می‌توانند 50 درصد یک باتری را در عرض 15 دقیقه شارژ کنند. Quick Charge 3.0 نیز می‌تواند 50 درصد یک باتری در عرض نیم ساعت شارژ کند. 

Samsung Adaptive Fast Charging

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
18W	2A	5V/9V	Samsung Adaptive Fast Charging

مزایا

• در تمامی دستگاه‌های شرکت سامسونگ موجود است.
• قابلیت سازگاری با Quick Charge 2.0.

معایب

• تا حدودی محافظه‌کارانه است.

اکسسوری‌های موردنیاز

از لحاظ تئوری، این استاندارد می‌تواند تا 18 وات نیز خروجی داشته باشد، اما در عمل کمی محافظه‌کارانه‌تر عمل می‌کند. بهره‌مندی از این سرعت شارژ بالا نیازمند خرید شارژهای مخصوص است. همچنین اکثر دستگاه‌های شرکت سامسونگ از اکسسوری‌های سازگار با فناوری Quick Charge نیز پشتیبانی می‌کنند.

سرعت شارژ

سامسونگ مدت زمان شارژ با استفاده از فناوری Adaptive Fast Charging را به‌صورت رسمی منتشر نکرده، اما در بررسی‌ها نشان داده شده که گوشی هوشمند گلکسی S8 با باتری 3000 میلی‌آمپر ساعتی، پس از گذشت تقریبا 2 ساعت به‌صورت کامل شارژ می‌شود.

Motorola TurboPower

TurboPower standard نسخه تغییر داده شده Quick Charge 2.0 بوده و در دستگاه‌هایی همانند Moto G7 قرار داده شده است.

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
15W	1.2A/1.67A	9V/12V	TurboPower 15
25W	2.15A/2.85A	5V/9V/12V	TurboPower 25
28.5W	5.7A	5V	TurboPower 30

مزایا

• در تمامی دستگاه‌های شرکت موتورولا قرار داده شده است.
• با استاندارد Quick Charge 2.0 سازگار است.

معایب

• نسبت به برخی از استانداردهای دیگر، کندتر است.

اکسسوری‌های موردنیاز

آداپتورهای TurboPower در سه نسخه 15، 25 و 30 موجود هستند. مشابه استاندارد Adaptive Fast Charge شرکت سامسونگ، کاربران جهت بهره‌مندی از ‌شارژ سریع TurboPower، به یک آداپتور مخصوص نیازی ندارند. این استاندارد با آداپتورهای Quick Charge 2.0 و بالاتر نیز سازگار است.

سرعت شارژ

موتورولا ادعا می‌کند که TurboPower 30 می‌تواند با 15 دقیقه شارژ، 15 ساعت عمر باتری را به ارمغان بیاورد.

MediaTek Pump Express

این استاندارد در دو نسخه +Pump Express 2.0 و 3.0 موجود است. اولی برای گوشی‌های میان رده و دومی برای دستگاه‌های رده بالا است. Pump Express 4.0 نیز همانند نسخه 3.0 بوده، اما از شارژ بی‌سیم Qi تا سطح 15 وات نیز پشتیبانی می‌کند.

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
15W	3A/4.5A+	5V – 20V (0.5V increments)	MediaTek Pump Express 2.0+
25W/30W	5A+	3V – 6V (10-20mV increments)	MediaTek Pump Express 3.0
25W/30W	5A+	3V – 6V (10-20mV increments)	MediaTek Pump Express 4.0

مزایا

• به‌کارگیری تمهیدات ایمنی داخلی جهت جلوگیری از گرمای بیش‌ازحد و اتصال کوتاه.
• سازگار با Quick Charge 2.0.

معایب

• به‌صورت بالقوه نسبت به برخی از استانداردها، کندتر است.

اکسسوری‌های موردنیاز

یکی از مزیت‌های Pump Express 3.0 نسبت به نسخه 2.0، پشتیبانی از آداپتورهای USB-PD است (3V تا 6V در رده +5A و همچنین هر کابلی که از جریان 5A پشتیبانی می‌کند). همچنین تمامی شارژرهای USB-PD 3.0 با Pump Express 4.0 نیز سازگار هستند. 

سرعت شارژ

به گفته مدیاتک، Pump Express 3.0 و 4.0 می‌توانند 75 درصد باتری را در عرض 20 دقیقه شارژ کنند. استانداردهای +Pump Express 2.0 نیز جهت انجام این کار به 30 دقیقه زمان نیاز دارند. 

Warp Charge و Dash Charge وان‌پلاس و

VOOC شرکت اوپو

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
20W	4A	5V	Dash Charge
30W	6A	5V	Warp Charge
25W	5A	5V	Oppo VOOC
50W	5A	10V	Oppo Super VOOC

مزایا

• خنک نگه داشتن گوشی.
• یکی از سریع‌ترین استانداردهای شارژ.
• آداپتورها و کابل مخصوص به همراه گوشی‌های سازگار عرضه می‌شوند.

معایب

• اختصاصی‌تر از سایر استانداردها است.

اکسسوری‌های موردنیاز

وان‌پلاس استانداردهای Dash Charge و Warp Charge را که بر مبنای استاندارد شارژ سریع VOOC بوده، از شرکت اوپو خریداری کرده است. این استاندارد فقط با گوشی‌های وان‌پلاس و آداپتورهای دیواری و شارژرهای ماشینی اختصاصی سازگار است. دسترسی به پاوربانک‌های سازگار با Dash Charge مشکل بوده و همچنین این استاندارد با کابل‌های USB عادی سازگار نبوده و نیازمند کابل‌های ضخیم‌تر جهت ارائه ولتاژی بالاتر است.

سرعت شارژ

استاندارد Dash Charge حدود 60 درصد باتری را در عرض 30 دقیقه شارژ می‌کند. در بررسی‌ها نیز استاندارد Warp Charge توانسته که 15 تا 53 درصد باتری وان‌پلاس 7 پرو را در عرض 20 دقیقه و 15 تا 100 درصد باتری این گوشی را در عرض یک ساعت و 10 دقیقه شارژ کند. گوشی‌های مجهز به استاندارد VOOC می‌توانند 75 درصد باتری را در عرض 30 دقیقه شارژ کنند.

Huawei SuperCharge

نهایت انرژی	جریان	ولتاژ
40W	4A/4.5A/5A	4.5V – 10V	Huawei SuperCharge

مزایا

• سازگاری با USB-PD.
• کاملا ایمن.
• آداپتور موردنیاز در جعبه گوشی‌های سازگار قرار داده شده است.

معایب

• نسبت به برخی از استانداردهای دیگر، کندتر است.

اکسسوری‌های موردنیاز

برخلاف استانداردهای شارژ سریع Pump Express و Dash Charge، استاندارد Supercharge شرکت هواوی با USB-PD نیز سازگار است. گوشی‌های این شرکت به‌صورت هوشمندانه می‌توانند بر اساس آداپتور مورد استفاده، حالت‌ شارژ را نیز تغییر دهند.

سرعت شارژ

در بررسی‌ها، هواوی میت 20 پرو در عرض یک ساعت و 10 دقیقه به‌صورت کامل شارژ شده است.