شارژ سریع چیست و چگونه کار می‌کند؟

این روز‌ها استفاده‌از فناوری فست‌شارژ یا شارژ سریع برای تلفن‌های هوشمند یک امر رایج شده است و شما احتمالا درمورد کوئیک‌شارژ کوالکام، فلش‌شارژ VOOC متعلق به OPPO یا دش‌شارژ وان‌پلاس چیزهایی شنیده‌اید. این فناوری‌ها می‌توانند درعرض ۳۰ دقیقه، باتری گوشی را تا ۶۰ درصد شارژ کنند. اما سوال اینجاست که آنها چگونه کار می‌کنند؟

کد خبر: ۲۰۴۳۲۳

تاریخ: ۱۱ اسفند ۱۳۹۶ - ۰۳:۰۰

اکثر لوازم و دستگاه‌ها از باتری‌های یون لیتیوم استفاده می‌کنند
برای اینکه بفهمیم این فناوری‌ها چگونه کار می‌کنند، ابتدا باید بدانیم که اصل اساسی در شارژ شدن باتری چیست. اکثر گوشی‌های هوشمند (اگر نگوییم همه‌ی آنها) امروزه از نوعی باتری به‌نام باتری‌های یون لیتیومی استفاده می‌کنند. این باتری‌ها متشکل‌ از یک الکترود منفی، یک الکترود مثبت و یک الکترود در بین این دو الکترود است. یون‌های لیتیوم داخل باتری از یک الکترود به الکترود دیگر می‌روند و باتری را درحالت شارژشدن (ذخیره انرژی) یا تخلیه‌شارژ (مصرف انرژی) قرار می‌دهند. در تصویر زیر، مسیر یون‌های لیتیوم مشخص می‌کند که آیا باتری درحال شارژ شدن است (مثبت‌به منفی) یا درحال تخلیه شارژ (منفی‌به مثبت).

واحد اندازه‌گیری ظرفیت باتری، میلی‌آمپر ساعت است
حال که ما پیش‌زمینه‌ای درمورد چگونگی کارکرد باتری‌های یون لیتیوم به دست آوردیم، سوال بعدی این است که چگونه می‌توان سرعت شارژ شدن یک باتری یون لیتیوم را به‌طور دقیق مشخص کرد؟ شما احتمالا با نرخ و واحد سنجش ظرفیت باتری‌های تلفن هوشمند آشنایی دارید، ولی اگر نمی‌دانید، باید بگوییم که این نرخ، عددی به میلی‌آمپر ساعت و واحد اندازه‌گیری ظرفیت باتری است. هرچه این عدد بزرگ‌تر باشد، ظرفیت باتری بیشتر است و شارژ بیشتری نگه می‌دارد.

یک باتری ۶۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی دوبرابر یک باتری ۳۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی شارژ نگه می‌دارد. این قضیه برای مدت زمان شارژ شدن هم صادق است، یعنی هرچه ظرفیت باتری بیشتر باشد، زمان بیشتری طول می‌کشد که باتری شارژ شود. مقدار جریانی که شارژر خروجی می‌دهد، معمولا برای مشخص کردن میزان سرعت شارژ شدن باتری مورد استفاده قرار می گیرد؛ به‌همین دلیل است که شارژر تبلتی که خروجی ۲ آمپری دارد، دو برابر سریع‌تر از شارژر گوشی‌ای عمل می‌کند که خروجی‌ای ۱ آمپری دارد.

یکی دیگر از نکات مهم درمورد باتری‌های یون لیتیوم این است که این باتری‌ها به‌صورت خطی شارژ نمی‌شوند. شارژ کردن این باتری‌ها درحالتی که شارژشان کم یا خالی است، راحت‌تر از مواقعی است که شارژشان تقریبا پر است. اگر بخواهیم درمورد این قضیه مثالی بزنیم باید کیفی را درنظر بگیریم که پرکردن آن موقعی که لوازم داخل آن است، سخت‌تر می‌شود و هرچه کیف خالی‌تر باشد، لوازم راحت‌تر در آن جا می‌گیرند.

همان‌طور که دربالا گفتیم افزایش جریان، باعث کاهش مدت زمان شارژ می‌شود، اما جریان را تنها تا حد مشخصی می‌توان افزایش داد. وقتی جریان شارژ بیش‌ از حد بالا رود، انرژی اضافه به‌صورت گرما هدر می‌رود. بنابراین وقتی ما برای شارژ کردن یک تلفن همراه از شارژر تبلت استفاده می‌کنیم، گوشی سریع‌تر شارژ می‌شود، ولی سریع‌تر هم داغ می‌شود.

نحوه شارژ کردن باتری‌ها درسال‌های اخیر تکامل پیدا کرده است
ما با درنظر گرفتن تمامی این نکات، دوباره سراغ این سوال می‌رویم که فناوری شارژ سریع چگونه کار می‌کند؟ همان‌طور که از اسمش مشخص است این فناوری باعث تسریع روند شارژشدن باتری تلفن هوشمند می‌شود. این عمل معمولا با افزایش توان خروجی شارژر و یا افزایش ولتاژ و جریان انجام می‌شود. ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید که آیا افزایش توان، ایمن است؟ ازنظر تئوری خیر، ولی اگر از سخت‌افزارهای مناسب برای نظارت‌ و تنظیم توان خروجی و دما استفاده شود، ایمنی بالا می‌رود.

امروزه تلفن‌ها، هوشمند هستند و در روند شارژ شدن هم هوشمندانه رفتار می‌کنند. اکثر دستگاه‌های امروزی دارای یک تراشه درونی برای تنظیم دمای باتری و مقدار توان برای شارژ باتری هستند. این تراشه باعث می‌شود که دستگاه‌ها بسیار هوشمندانه وقتی باتری کاملا شارژ شد یا دمای آن بالا رفت، توان و برق دریافتی‌از شارژر را کم و یا متوقف کنند. برای همین است که وقتی گوشی خودتان را به ‌شارژ زدید، ابتدا دمای باتری و شارژر بالا می‌ٰرود، ولی به‌محض اینکه گوشی کاملا شارژ شد، دیگر دما بالا نمی‌رود.

تکامل شارژ سریع
حال به‌سراغ فناوری‌هایی می‌ٰرویم که در آنها بیش‌ از نصف ظرفیت باتری در عرض کمتراز یک ساعت شارژ می‌شود. در این فناوری‌ها، برق و توان تاآنجایی که دستگاه بتواند تحمل کند وارد می‌شوند تا باتری با بیشترین سرعت ممکن شارژ شود. همان‌طور که قبلا گفتیم، زمانی‌که شارژ باتری کم است، شارژ شدن آن راحت‌تر صورت می‌گیرد، چراکه یون‌های لیتیوم، آزادی حرکت بیشتری دارند. این ویژگی، چیزی است که شرکت کوالکام و سایر تولیدکنندگان از آن برای شارژ سریع استفاده می‌کنند.

قابلیت شارژ سریع شرکت کوالکام هرساله درحال بهتر شدن است
فناوری کوئیک‌شارژ کوالکام از توان‌های خارجی مختلفی (اکثرا از تنظیم ولتاژ) برای شارژر، بسته‌به ظرفیت باتری استفاده می‌کند. به‌دلیل تراشه‌ای که هم در شارژر هم در دستگاه قرار داده شده است، تنظیم میزان شارژ به‌خوبی انجام می‌شود و شارژر می‌تواند باتوجه‌به نیاز دستگاه میزان توان خروجی را تنظیم کند. بنابراین وقتی شارژ باتری کم باشد شارژر نرخ توان و برق بیشتری به دستگاه می‌فرستد و هرچه باتری بیشتر شارژ شود، شدت شارژ فرستاده‌شده ازطرف شارژر کمتر می‌شود.

عملکرد فناوری شارژ سریع
اززمانی‌که فناوری کوئیک‌شارژ معرفی شده است، کوالکام درحال توسعه این فناوری بوده است و تابه‌حال ۵ نسل از این فناوری را عرضه کرده است: کوئیک‌شارژ ۱، ۲، ۳، ۴، و اخیرا هم ۴+.

کوئیک‌شارژ ۴ با توجه‌ به موفقیت‌های نسل قبلی خود، قابلیت‌های جدیدی به‌همراه دارد:

سازگاری‌با USB تایپ‌ سی و USB پاور دلیوری
نسخه جدیدتری‌از INOV (یا هماهنگی هوشمند برای ولتاژ بهینه) که به دستگاه اجازه می‌دهد تا سطح توان بهینه برای دریافت شارژ از شارژر را مشخص کند.
استفاده‌از دوال شارژ که یک تراشه مدیریت توان دیگر نیز به دستگاه اضافه می‌کند تا از اتلاف حرارتی جلوگیری شود و روند شارژ شدن بهتر صورت گیرد.

اگرچه تنها تعداد محدودی‌ از دستگاه‌ها از فناوری کوئیک‌شارژ ۴ بهره می‌برند، با این حال، کوالکام یک آپدیت با نام ۴.۰+ برای آنها عرضه کرده است. این نسخه، قابلیت دوئال شارژ را با اضافه کردن تعادل حرارتی هوشمند ارتقا می‌دهد. تعادل حرارتی هوشمند جریان را از نقاط داغ باتری به نقاط خنک‌تر منتقل می‌کند. این آپدیت که براساس قابلیت‌های امن نسخه‌ی ۴ ساخته شده است، همچنین سطوح دمایی کیس و اتصال را نیز تنظیم می‌کند. این لایه‌ی حفاظتی جدید، از داغ‌ شدن بیش‌ از حد و آسیب‌های اتصال و مدار کوتاه جلوگیری می‌کند.

شارژ جریان بالا برای OPPO و وان‌پلاس
فناوری‌های شارژ VOOC و دش‌شارژ وان‌پلاس از متد یکسانی برای شارژ سریع استفاده می‌کنند. آنها برای شارژ سریع از مقدار جریان بالا (حدود ۴ آمپر) برای شارژ استفاده می‌کنند. سطح جریان با شارژ شدن دستگاه، کمتر می‌شود. شارژ سریع در این کمپانی‌ها هم مانند کمپانی کوالکام مدیون تراشه‌هایی است که در شارژر و دستگاه تعبیه شده‌اند.

فناوری شارژ سریعدرست است که فناوری‌های استفاده‌شده‌ در کوئیک شارژ و VOOC و دش‌شارژ برای شارژ سریع هستند؛ ولی تفاوت‌هایی هم دارند. کوئیک‌ شارژ از ولتاژ بالا استفاده می‌کند، درحالیکه این دو از شارژ با جریان بالا استفاده می‌کنند. در OPPO و وان‌پلاس، این شارژر از نظر حرارت تولید شده مهم است؛ درحالی‌که در کوالکام، بالا رفتن دمای شارژر و دستگاه به‌طور همزمان مهم است.

ازآنجایی‌که تلفن‌هایی که از فناوری OPPO و وان‌پلاس استفاده می‌کنند، داغ نمی‌شوند، می‌توان درموقع شارژ شدن هم از آنها بدون هیچ مشکلی استفاده کرد. به‌علاوه فناوری به‌کار برده شده در این دو کمپانی تنها انحصاری خودشان است، بدین معنا که شما برای استفاده‌ از این فناوری باید تنها از شارژر و کابلی که خود کمپانی به‌همراه گوشی برای شما می‌فرستد استفاده کنید.

شرکت سامسونگ فناوری شارژ سریع آداپتیو خودش را دارد
اگر شما صاحب یک دستگاه سامسونگ جدید باشید، احتمالا با فناوری شارژ سریع آداپتیو آشنا هستید. این فناوری همان فناوری شرکت کوالکام است و سامسونگ لیسانس استفاده‌ از این فناوری را از شرکت کوالکام خریداری کرده است تا از آن در پردازنده‌هایی که توسط کوالکام ساخته نشده‌اند، استفاده کند. این بدین معناست که می‌توان از آداپتور شارژ سریع برای دستگاه‌های سامسونگی که دارای قابلیت شارژ سریع آداپتیو هستند و برعکس، استفاده کرد.

شارژ سریع نیازمند سخت‌افزار مخصوص خودش است
به‌خاطر داشته باشید برای اینکه از این فناوری استفاده کنید، باید تلفن هوشمندی داشته باشید که از این فناوری و شارژر و کابل انحصاری آن پشتیبانی کند. اگر شما از گوشی هوشمند رده‌بالایی استفاده می‌کنید که همین دو یا چندسال پیش عرضه شده است، احتمالا گوشی شما از این فناوری پشتیبانی می‌کند.

جمع‌بندی نهایی
شارژ سریع یا هرچیزی که اسمش را می‌گذارند، ازنظر فنی تنها شکل هوشمندتری‌ از شارژ کردن به‌وسیله نحوه کارکرد باتری‌های یون لیتیومی است. شما با داشتن پیش‌نیازها (گوشی هوشمند دارای قابلیت شارژ سریع و شارژر آن) می‌توانید تنها درعرض چندساعت گوشی خود را کاملا شارژ کنید. درحال حاضر بهترین فناوری شارژی که ما داریم، فناوری شارژ سریع است، مگر اینکه درآینده فناوری بهتری عرضه شود.