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.
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.
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.
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.
