فست شارژ از قابلیت های گوشی های هوشمند امروزیست. با استفاده از قابلیت شارژ هوشمند می توانیم باتری گوشی را خود را در کوتاهترین زمان شارژ کنیم. البته شرکت های مختلف ارائه کننده تلفن همراه استانداردهای مختلفی را برای این قابلیت ارائه دادند. سرعت هر یک از این شارژرهای فست شارژ با توجه به کابل ها و نوع شارژر متفاوت است. در هنگام خرید گوشی باید به میزان فست شارژ بودن آن هم توجه کنیم. ما در این مقاله از اول نیوز قصد داریم که شما را با سیستم شارژ سریع اشنا کنیم.
قبل از به وجود آمدن این قابلیت، شارژرهای معمولی usb برای یک بار شارژ کامل تلفن همراه به ساعت ها زمان نیاز داشتند. شارژرهای نسل جدید که درگاه USB-C دارند حداکثر تا 15 وات سریع تر تلفن های همراه را شارژ می کنند. محدوده شارژ گوشی های امروزی بین 18 تا 65 وات است. این سرعت ها باعث می شود که زمان شارژ کامل تلفن همراه در حدود 30 تا 60 دقیقه است.
امروزه گوشی هایی با شارژر فوق سریع 120 وات هم تولید شدند که هنوز در بازار برای مصرف عمومی رایج نیستند. البته فست شارژ فقط محدود به شارژرهای سیمی نیست، بلکه شارژرهای بی سیم سریع هم در دنیای تکنولوژی رو به پیشرفت هستند. شما به عنوان مشتری دائمی تلفن های همراه باید بدانید که کدام گوشی شارژ سریع تری دارد و به نسبت قیمت کدام تلفن همراه فست شارژ ارزش خرید دارد.
چطور یک باتری با سرعت بیشتری شارژ میشود؟
در ابتدا باید اصول اولیه ای از علم الکترونیک را بدانیم تا بتوانیم ساز و کار یک باتری را بهتر متوجه شویم. تمام وسایل الکترونیکی مقدار ولتاژ و جزیان مشخصی را تحمل می کنند. هر چقدر در یک مدار ولتاژ الکتریکی و جریان الکتریکی ورودی و خروجی بیشتر باشد، سرعت شارژ شدن آن هم بیشتر است.باتری ها مقدار مقاومت عملیاتی مشخصی هم دارند که برای ایمنی باید حتما به آن توجه کنید. ولتاژهای بالاتر می تواند به باتری آسیب بزند. پس نمی توان برای فست شارژ شدن یک باتری ولتاژ الکتریکی و جریان الکتریکی بیشتری را به آن اعمال کرد. البته شارژها معمولا دو قسمت مجزا هستند: شارژر جریان ثابت و شارژر ولتاژ ثابت. در نمودار زیر اثر تغییرات ولتاژ بر تغییرات جریان باتری در حال شارژ شدن نمایش داده شده است.
در فناوری فست شاژ بیشتر از قسمت جریان ثابت استفاده می شود این فناوری جریان را طبق قانون اهم تا رسیدن به حداکثر میزان ولتاژ بالا می برد. البته بهتر است برای کارایی بهتر فست شارژ هنگامی که شارژ باتری گوشی به زیر پنجاه درصد رسید آن را به شارژ بزنید. گوشی در درصدهای شارژهای پایین با سرعت بسیار بالایی شارژ می شود و وقتی درصد شارژ از هشتاد درصد بیشتر شد سرعت شارژ آن پایین آمده و به کمترین مقدار خود می رسد.
شارژر با جریان ثابت در بلند مدت کمترین ضرر را برای دستگاه دارد. ولتاژ ثابت بالا بیشترین ضرر را برای طول عمر باتری و سلامت گوشی دارد. البته سازندگان تلفن همراه می توانند از تکنیک های زیادی برای افزایش توانایی باتری ها استفاده کنند و سرعت شارژ آن ها را بهبود بخشند. هر چه باتری فست شارژتر باشد، از مواد اولیه جدیدتری ساخته شده و قیمت آن نیز بالاتر است. این باتری ها در برابر جریان ها و دما مقاومت بیشتری دارند. با کاهش مقاومت داخلی باتری، جریان افزایش پیدا می کند.
باتری های دو سلوله
در باتری های دو سلوله دو باتری موازی وجود دارد که جریان بین آن ها تقسیم میشود تا باتری سریع تر شارژ شود. این روش سرعت شارژ هر یک از این باتری ها با یک باتری مشابه یکسان است اما چون در این جا دو باتری با این سرعت شارژ می شوند، زمان شارژ کل کاهش پیدا می کند. در واقع برای کاهش مدت زمان شارژ باتری باید بر روی ولتاژ و جریان ورودی باتری و الگوریتم ها تظارت داشته باشید. در واقع در هنگام فست شارژ یک گوشی فرآیند تبادل انرژی به صورت کامل تحت کنترل است.
استانداردهای فست شارژ
تا اینجا با نحوه عملکرد شارژرهای فست شارژ آشنا شدیم. حال می خواهیم نگاهی به استانداردهای شارژ سریع در گوشی ها و گجت های هوشمند می اندازیم.
تکنولوژی USB Power Delivery
USB Power Delivery یا به شکل خلاصه USB PD مشخصه رسمی فست شارژ است که توسط USB-IF در سال 2012 انتشار یافت. فناوری USB PD در سال 2020 به رایج ترین استاندارد فست شارژ گوشی های هوشمند تبدیل شد. البته گوشی های هوشمند از تکنولوژی های پیشرفته تری هم در این زمینه استفاده می کنند، اما هنوز اغلب گوشی های موجود در بازار از تکنولوژی USB PD در درگاه USB-C استفاده می کنند.
در همه استانداردهای فست شارژ برای ارتباط بین شارژر و گوشی یک پروتکل داده استفاده می کند و این قضیه در USB-C هم صدق می کند. برای این کار حداکثر توان قابل تحمل برای گوشی و شارژ محاسبه و اعمال می شود. USB PD می تواند انرژی را تا مقدار ناچیز 0.5 وات تا حداکثر 100 وات مقیاس بندی می کند.
| USB PD محدوده انرژی | ولتاژ ثابت | محدوده جریان | نمونه دستگاهها |
|---|---|---|---|
| 0.5 – 15W | 5V | 0.1 – 3.0A | هدفون‌ها، لوازم جانبی کوچک USB |
| 15 – 27W | 9V | 1.67 – 3.0A | گوشی های هوشمند، دوربین ها، پهپادها |
| 27 – 45W | 15V | 1.8 – 3.0A | تبلت ها، لپ تاپ های کوچک |
| 45 – 100W | 20V | 2.25 – 3.0A 3.0 – 5.0A only with rated cable |
لپ تاپ های بزرگ، نمایشگرها |
استاندارد USB-PD از توان بین 18 الی 25 وات برای شارژ گوشی های هوشمند استفاده می کنند. هم چنین با این استاندارد این شارژر می تواند سایر گوشی ها را هم شارژ می کند. گوگل پیکسل 5 و اپل آیفون 12 هم از استاندارد USB-PD برای شارژر خود استفاده می کنند. استاندارد USB-PD در آخرین آپدیت خود از ویژگی اختیاری منبع تغذیه قابل برنامه ریزی یا USB PD PPS استفاده می کنند. با این آپدیت می توان جهت استفاده از شارژ سریع تر، ولتاژ را در محدوده 20 میلی ولت نگه داشت. از گوشی هایی که به این ویژگی مجهز هستند می توان به سری گلکسی S21 سامسونگ اشاره کرد.
تکنولوژی Quick Charge کوالکام
در تکنولوژی Quick Charge شدت جریان ورودی به شارژر یا ولتاژ ورودی را افزایش می دهند. در نسخه های جدید Quick Charge علاوه بر جریان ورودی بیشتر، ولتاژ ورودی بیشتری هم توسط منبع تغذیه به باتری منتقل می شود. این کار باعث می شود باتری با کیفیت و سرعت بیشتری شارژ شود. بیشتر گوشی های فست شارژ موجود در بازار از این روش برای شارژ سریع باتری استفاده می کنند. البته فست شارژ بودن همه گوشی ها به معنی استفاده از تکنولوژی Quick Charge نیست، بلکه ممکن است فقط با ارائه ولتاژ یا قدرت بیشتر، باتری سریع تر شارژ می شود. در واقع استفاده از تکنولوژی Quick Charge در تلفن های همراه باعث می شود که باتری گوشی سریع تر شارژ شود.
Quick Charge5 با USB PD و نسخه های قبلی کوالکام سازگاری دارد. این فناوری در گجت های هوشمند می تواند تا حداکثر 100 وات را در اختیار آنها قرار دهد. در ورژن های قبلی این تکنولوژی توانی تا نهایت 27 وات ارائه میشد.
| نسخه استاندارد | ولتاژ | حداکثر جریان | حداکثر انرژی |
|---|---|---|---|
| Quick Charge 1.0 | 5V | 2A | 10W |
| Quick Charge 2.0 | 5 / 9 / 12V | 3A | 18W |
| Quick Charge 3.0 | 3.6 – 20V (200mV increments | 2.5 / 4.6A | 18W |
| Quick Charge 4+ | 3.6 – 20V (200mV increments) QC Mode 5 / 9V USB-PD Mode |
2.5 / 4.6A QC Mode 3A USB-PD Mode |
18W QC Mode 27W USB-PD Mode |
| Quick Charge 5 | 3.3 – 20V | 3A, 5A, >5A modes | 100W |
در Quick Charge5 می توان مانند USB PD PPS ولتاژ را تا 20 ولت و جریان الکتریکی را تا 5 آمپر افزایش داد. Quick Charge همزمان با افزایش استاندارد خود قابلیت تشخیص شارژر، حفاظت از جریان و ولتاژ را هم افزایش می دهد.
سایر استانداردهای اختصاصی
بسیاری از شرکت ها از زمان استفاده از درگاه USB-A برای شارژرها بر روی تکنولوژی فست شارژ کار می کردند. این امر باعث شد با استفاده فراگیر از USB-C خیلی از آن ها محبوبیت خود را از دست بدهند. البته تعدادی از این استانداردها هنوز هم برای پشتیبانی از دستگاه های قدیمی به دلیل سریع بودن مورد استفاده هستند. به طور مثال استاندارد 2.4 آمپر آیفون ، استاندارد پایه جریان الکتریکی 0.5 آمپر درگاه های USB-A عادی را به 2.4 آمپر افزایش می دهد. آیفون های سری قدیمی و بعضی از گجت های هوشمند، از این استانداردها برای شارژ سریع تر با درگاه های قدیمی تر استفاده می کنند.
تکنولوژی آداپتیو فست شارژ سامسونگ (Adaptive Fast Charge) هم از همین استانداردها پیروی می کند. این استاندارد برای گوشی های هوشمند قدیمی تر گلکسی سامسونگ طراحی شد و در مدل های نسل های جدیدتر هم پشتیبانی می شود. این تکنولوژی توانی تا ۱۵ وات را ارائه می دهد.این استانداردها نسبت به استانداردهای جدید بسیار کند هستند اما هنوز هم پشتیبانی می شوند. توربو شارژ موتورولا و پمپ اکسپرس مدیاتک از این استانداردهای قدیمی هستند.
اما استانداردهای جدید فست شارژ پیشرفت زیادی دارند و تولید کنندگان چینی هم در این زمینه پیشتاز هستند. به طور مثال مثال وارپ شارژ (Warp Charge) وان پلاس، سوپر شارژ هوآوی، SuperVooc اوپو و فناوری شارژ ۱۲۰ وات شیائومی را می توان نام برد. در این تکنولوژی از توانی در حدود 40 تا 120 وات پشتیبانی می شود و نسبت به کوییک شارژ کوالام و USB PD بسیار پیشرفته تر هستند. فناوری های شرکت هایی مانند وان پلاس و شیائومی به جز پشتیبانی از استاندارد های خود از USB PD هم پشتیبانی می کنند. با پشتیبانی USB PD می توان از این شارژها برای شارژ کردن گوشی های هوشمند، لپ تاپ ها و دستگاه های الکترونیکی دیگر هم استفاده کرد.
فست شارژ بی سیم
فست شارژ بی سیم عملکردی مشابه با فست شارژ سیمی دارد. در این روش هم دستگاه ها به یک باتری قابل شارژ و روشی برای تبادل داده بین خود محصول و شارژر احتیاج دارند. پس مسئله بعدی انتقال موثر مقدار زیادی نیرو از طریق هوا است. رایج ترین استاندارد در حوزه شارژ بی سیم در صنعت موبایل چی Qi است. مانند استاندارد فست شارژ سیمی USB PD که در پاراگراف های قبلی آن را توضیح دادیم، این استاندارد هم چند ورژن دارد که در هر کدام از آن ها، توانایی های انتقال انرژی و ارتباطی افزایش می یابد. Qi همینطور تکنولوژی شارژ معکوس را هم پیاده سازی می کند که در آن گوشی به صورت بی سیم، سایر دستگاه ها را شارژ می کند.
ورژن ۱ Qi
ورژن ۱ Qi در سال 2010 با حداکثر توان انتقال 5 وات انرژی وارد بازار شد. در طول سال ها این تکنولوژی توانست امکان انتقال 10، 15، 30 و در حال حاضر، برای دستگاه های بزرگ تر، توان انتقال 65 وات انرژی را دارد. در حوزه تلفن های همراه، شارژ بی سیم با حداکثر توان 15 وات در بسیاری از گوشی ها به مورد استفاده قرار می گیرد. دستگاه های کوچک‌تر و گجت های هوشمند به طور معمول از شارژ بی سیم 7.5 تا 10 وات استفاده می کنند.پس سرعت تکنولوژی چی Qi هنوز هم از شارژ سیمی و مستقیم، کندتر است.
MagSafe
اوپو با شارژ بی سیم 65 وات خود با اسم SuperVooc، پیشرفت جالبی را در این زمینه ارائه کرد. وان پلاس هم از دیگر برندهای چینی است که با وارپ شارژ بی سیم 50 وات خود، در کنار تکنولوژی شارژ بی سیم 40 وات هوآوی، علاوه بر استانداردهای شارژ مستقیم، در حوزه شارژ بی سیم هم حرفی برای گفتن دارند. البته بعضی از شرکت ها ادعای تکنولوژی فناوری شارژ بی سیم تا 100 وات را دارند اما هنوز این شارژرهای بی سیم را به استفاده تجاری نرساندند.
هر چه قدر در تکنولوژی شارژ بی سیم، سیم پیچ های بیشتری برای انتقال جریان از طریق هوا استفاده شود، سرعت شارژ بی سیم هم افزایش می یابد. البته این تکنولوژی هزینه بر است و عواقب جانبی هم دارد که از این موارد می توان به اشغال فضا و افزایش دمای بیشتر در هنگام شارژ استفاده کرد. در واقع شارژرهای بی سیم فست، موثرترین روش برای فست شارژ گوشی های موبایل و گجت های هوشمند نیست.
وضعیت فست شارژ در سال ۲۰۲۲
استاندارد USB PD یک استاندارد فراگیر در گوشی های هوشمند اندروید و iOS است. این استاندارد هم چنین در بازار لپ تاپ هم جای خود را باز کرده است. البته در آینده یک استاندارد یکسان برای همه دستگاه ها تثبیت می شود. البته اضافه شدن استاندارد فست شارژ USB PD PSS باعث سردرگمی کاربران شد. شارژر بی سیم هم با استاندارد Qi به عنوان یک استاندارد پذیرفته شده در صنعت و بازار است. البته که سایر شرکت ها با استانداردهای خود در حال پیشرفت این تکنولوژی هستند. البته که USB PD و Qi سریع ترین تکنولوژی های فست شارژ تجاری بازار نیستند و شارژر بی سیم 120 وات هم در مرحله تحقیقات تولید شدند.
سوالات متداول
فست شارژ چیست؟
- فست شارژ یک ویژگی ضروری و مهم برای گوشی های هوشمند امروزی است. با این قابلیت ما می توانیم باتری تلفن همراه خود را در مدت زمان کوتاهی شارژ کنیم و در موقعیت های مهم با کمبود باتری گوشی مواجه نشویم.
در چه بازه زمانی شارژ، سریع تر انجام می شود؟
- تکنولوژی های فست شارژ از فاز جریان ثابت با ارسال هر چه بیشتر جریان به باتری، قبل از رسیدن به حداکثر ولتاژ استفاده می کنند. پس، این تکنولوژی ها زمانی بیشترین کارایی را دارند که باتری شما کمتر از 50 درصد ظرفیتش، شارژ شده باشد. هم چنین با گذشتن شارژ باتری از 80 درصد ظرفیت،سرعت زمان شارژ گوشی کاهش پیدا می کند و برخلاف حالت قبل، سرعت شارژ به کمترین مقدار خود می رسد.
چه گوشی ها و دستگاه هایی از فست شارژ پشتیبانی می کنند؟
- تقریباً تمام گوشی های هوشمند مدرن و لوازم جانبی میان رده به بالا، از تکنولوژی فست شارژ مستقیم یا بی سیم پشتیبانی می کنند.
فست شارژ بی سیم چیست؟
- Qi (که چی تلفظ میشود) همهگیرترین استاندارد در حوزه شارژ بیسیم در صنعت موبایل است. Qi همچنین فناوری شارژ معکوس را هم پیادهسازی میکند که اجازه میدهد گوشی به صورت بیسیم، سایر دستگاهها را شارژ کند.
