شارژ سریع باتری گوشی‌های هوشمند چیست و چگونه کار می‌کند؟

اکثر گوشی‌های هوشمند امروزی به همراه سرعت شارژ بهبود یافته روانه بازارها می‌شوند. اما سؤال اینجاست که شارژ سریع باتری چیست و چگونه روزبه‌روز سرعت بیشتری پیدا می‌کند؟ در ادامه با ما همراه باشید تا به پاسخ این پرسش‌ها بپردازیم.

ظهور فناوری شارژ سریع باتری گوشی‌های هوشمند

تقریبا تمامی گوشی‌های پرچم‌دار امروزی موجود در بازار، نوعی از شارژ سریع را پیشنهاد می‌دهند. تولیدکنندگان با استفاده از عباراتی همچون «80 درصد در عرض 30 دقیقه» و یا «شارژ کامل در کمتر از یک ساعت»، سعی دارند تا به بازاریابی دستگاه‌های خود بپردازند.

به‌کارگیری گسترده شارژ سریع در واقع پاسخی به افزایش استفاده از گوشی‌های هوشمند است، یعنی مردم مجبور هستند تا در یک روز، گوشی هوشمند خود را بیش از یک بار شارژ کنند. شارژ سریع یک ضرورت نیز به حساب می‌آید. اندازه گوشی‌ها هرساله افزایش یافته و به همین دلیل نیز به باتری‌های بزرگ‌تری احتیاج دارند تا بتوانند جریان اضافی انرژی را تأمین کنند. بدون شارژ سریع، کاربران جهت شارژ کامل گوشی‌های خود، باید ساعت‌ها منتظر بمانند.

به زبان ساده، شارژ سریع به معنای افزایش تعداد وات‌هایی است که به باتری یک گوشی هوشمند جریان می‌یابند. یک درگاه USB پایه می‌تواند 2.5 وات انرژی را به دستگاه متصل شده جریان دهد و شارژرهای سریع‌تر نیز این عدد را افزایش می‌دهند. در جعبه دستگاه‌های نسل فعلی، معمولا آداپتورهای 15 واتی قرار داده می‌شوند. برخی از تولیدکنندگان نیز آداپتورهای دیواری 50، 80 و 100 واتی را به مشتریان خود عرضه می‌کنند.

برای کاربران نهایی، استفاده از شارژرهای سریع مسئله‌ای عادی است، اما در هر صورت، این قضیه برای تولیدکنندگان به این آسانی نیست.

فرایند شارژ سریع

پیش از اینکه به ادامه مطلب بپردازیم، ابتدا بهتر است که فرمولی ساده را فرا بگیرید. مقدار نیرو یا همان انرژی (W)، در واقع نتیجه ضرب جریان (A) در ولتاژ (V) است. جریان همان مقدار الکتریسیته منتقل شده است. درحالی‌که ولتاژ، نیرویی است که این جریان را به جلو می‌راند. بنابراین یک شارژ 3A/5V می‌تواند 15 وات انرژی را به باتری گوشی‌های هوشمند تحویل دهند.

چیزی که احتمالا متوجه آن شده‌اید این است که تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند، توانایی خود در زمینه شارژ سریع بخشی از باتری را به مشتریان اعلام می‌کنند. مثلا می‌گویند که قادر هستند بین 50 الی 80 درصد باتری را در عرض نیم‌ساعت، شارژ کنند. دلیل این گفته‌ها نیز به شیوه دریافت انرژی باتری‌های قابل شارژ لیتیوم-یونی داخل گوشی‌ها بازمی‌گردد. اگر تابه‌حال به روند شارژ شدن گوشی خود توجه کرده باشید، حتما فهمیده‌اید که سرعت شارژ در طول زمان به تدریج کاهش می‌یابد. فرایند شارژ را می‌توان به سه قسمت زیر تقسیم کرد:

• مرحله اول – جریان ثابت: ولتاژ تا حد بالاترین مقدار خود، افزایش می‌یابد، درحالی‌که جریان همچنان در سطحی بالا، ثابت باقی می‌ماند. این همان مرحله‌ای است که در آن، مقدار زیادی انرژی به‌سرعت به دستگاه منتقل می‌شود.
• مرحله دوم – اشباع: در این مرحله، ولتاژ به بالاترین حد خود رسیده و جریان نیز کاهش می‌یابد.
• مرحله سوم – کاهش جریان: حال باتری به‌صورت کامل شارژ شده است. در این مرحله، باتری با سرعت کمی شارژ شده و یا اینکه همزمان با مصرف باتری از جانب گوشی، مقدار کمی جریان برق نیز به‌صورت دوره‌ای به باتری جریان می‌یابد.

مقدار انرژی و مدت زمان هرکدام از مراحل بالا، به استاندارد‌ شارژ سریع گوشی شما بستگی دارد. یک استاندارد در واقع فرایندی مقرر شده است که با یک دستگاه، شارژر و خروجی انرژی خاصی مطابقت دارد. تولیدکنندگان مختلف هرکدام استاندارد شارژ سریع متفاوتی را توسعه می‌دهند. هر یک از این استانداردها نیز قادر هستند تا خروجی و زمان شارژ متفاوتی را ارائه دهند.

استانداردهای شارژ سریع باتری گوشی‌های هوشمند

در زیر به استانداردهای شارژ سریعی اشاره می‌کنیم که توسط تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند به کار گرفته می‌شوند:

• USB Power Delivery: تمامی گوشی‌های هوشمند از یک کابل شارژ مجهز به USB برخوردار هستند. حتی کابل گوشی‌های آیفون نیز از یک طرف به Lightning و از طرفی دیگر به اتصال USB مجهز هستند. USB 2.0 که به مدت دو دهه به یک مشخصه مرسوم تبدیل شده، از حداکثر توان خروجی 2.5 واتی برخوردار است. نیاز بود تا درگاه‌های USB بتوانند انرژی بیشتری را ارائه دهند، بنابراین استاندارد USB-PD جهت پاسخ به این نیاز، ابداع شد. این استاندارد از حداکثر توان خروجی 100 واتی برخوردار بوده و در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها، از جمله اکثر گوشی‌های پرچم‌دار، یافت می‌شود. تمامی دستگاه‌هایی که از USB 4 پشتیبانی می‌کنند، از فناوری شارژ سریع USB-PD نیز برخوردار خواهند بود. امیدواریم که این موضوع بتواند این روند را استانداردسازی کند.
• Qualcomm Quick Charge: تراشه‌های شرکت کوالکام بیشترین استفاده را در دستگاه‌های اندرویدی پرچم‌دار دارند. آخرین تراشه موبایلی تولیدی این شرکت نیز به‌صورت سرخود از استاندارد شارژ سریع اختصاصی کوالکام پشتیبانی می‌کند. استاندارد شارژ سریع +Quick Charge 4 می‌تواند حداکثر توان خروجی 100 واتی را ارائه دهد.
• Samsung Adaptive Fast Charging: این استاندارد در دستگاه‌های تولیدی شرکت سامسونگ، مخصوصا در سری گلکسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این استاندارد از توان خروجی 18 واتی بهره برده و به‌صورت اتوماتیک نیز سرعت شارژ را تغییر می‌دهد تا بدین شیوه بتوان طول عمر باتری را افزایش داد.
• OnePlus Warp Charging: شرکت وان‌پلاس از استاندارد شارژ سریع اختصاصی خود استفاده می‌کند. این استاندارد می‌تواند تا 30 وات انرژی را به باتری گوشی‌های هوشمند این شرکت روانه کند. به جای افزایش ولتاژ همانند اکثر استاندارهای دیگر و برخلاف سایر گزینه‌های موجود در این لیست، شارژ تمام سرعت 30 واتی نیز در استاندارد شرکت وان‌پلاس گنجانده شده است.
• Oppo Super VOOC Charging: شرکت اوپو جهت شارژ سریع باتری گوشی‌های هوشمند خود، از استانداردی اختصاصی استفاده کرده و بدین ترتیب، دستگاه‌های این شرکت می‌توانند با توان خروجی 50 واتی شارژ شوند.

اکثر شرکت‌هایی که از فناوری شارژ سریع مختص به خود برخوردار نیستند، از USB-PD و یا Qualcomm Quick Charge استفاده کرده و یا اینکه این فناوری‌ها را با دستگاه‌های خود سازگار می‌کنند. شرکت‌هایی همانند اپل، ال‌جی، سامسونگ و گوگل، در گوشی‌های خود از این استانداردها بهره می‌برند.

اکثر راه‌کارهای شارژ سریع باتری، سعی دارند تا ولتاژ آداپتورها را افزایش دهند. البته شرکت‌های اوپو و وان‌پلاس در این زمینه مستثنا بوده و به جای افزایش ولتاژ، سعی در افزایش جریان دارند. شارژ سریع چنین دستگاه‌هایی، نیازمند استفاده از کابل‌های مخصوص است.

آینده شارژ باتری‌ها

همزمان با افزایش سرعت شارژ توسط تولیدکنندگان، فناوری‌های شارژ نیز به‌طور مداوم در حال بهبود هستند. در چند سال آینده، شرکت‌های بیشتری با این قضیه درگیر خواهند شد و در نتیجه استانداردهای جدیدی در این صنعت پدید خواهند آمد. در هر صورت، ظاهرا اکثر این استانداردها از USB-PD به‌عنوان ستون فقرات خود استفاده می‌کنند.

هنوز هم ضرورت شارژ سریع بی‌سیم وجود دارد. البته اگر تمهیدات حرارتی مناسب اندیشیده نشوند، آنگاه انتقال بی‌سیم مقدار زیادی انرژی می‌تواند خطرناک باشد. هنوز هم شارژ سریع بی‌سیم نسبت به شارژ سریع باسیم، از سرعت بسیاری کمتری برخوردار است، زیرا شرکت‌ها همچنان مشغول کار بر روی مدیریت حرارت هستند. به همین دلیل شرکت‌هایی همانند وان‌پلاس سعی کرده‌اند تا در شارژرهای 30 واتی بی‌سیم خود، از فن‌هایی بزرگ استفاده کنند تا بدین ترتیب بتوانند جریان هوا را بهبود بخشند. در نهایت نیز می‌توانید از طریق این مطلب، مبحث شارژ سریع را بهتر درک کنید.