فناوری شارژ سریع چیست و چه استانداردهایی دارد؟

مقاله ای میخوندم در مورد شارژ سریع واینکه یکی از قابلیت‌هایی است که امروزه در گوشی‌ها و لپ‌تاپ‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است ، دیدم بهتر است اینجا هم برای شما به اشتراک بگذارم.

امروزه یکی از پرکاربرد‌ترین عبارات در دنیای فناوری، شارژ سریع گوشی‌ها و لپ‌تاپ‌ها است و هر تولید‌کننده‌ای هنگام رونمایی محصولات جدید خود تلاش می‌کند تا در این زمینه از رقبای خود پیشی بگیرد. تا همین چند دهه پیش، شارژ‌شدن کامل گوشی‌ها تقریباً تمام طول شب زمان می‌برد؛ اما امروزه به لطف پیشرفت فناوری و شارژ سریع، این موضوع دیگر دغدغه‌ نیست. اکثر گوشی‌های اصلی که امروزه عرضه می‌شوند از قابلیت شارژ سریع بهره می‌برند و افراد می‌توانند در کمتر از ۳۰ دقیقه گوشی‌های خود را شارژ کنند.

-------------

شارژ سریع چیست؟

شارژ سریع اصطلاحی است که اغلب برای بازاریابی شارژرها و دستگاه‌هایی که قادر هستند سرعتی بیشتر از استاندارد فعلی شارژ ارائه دهند، استفاده می‌شود. در واقغ شارژ سریع، نوعی فناوری شارژ باتری است که با افزایش مقدار نیرویی که از شارژر به باتری ارسال می‌شود، مدت‌زمان موردنیاز برای شارژ کامل دستگاه را کاهش می‌دهد. یک پورت USB معمولی با توان ۲٫۵ وات، انرژی الکتریکی را به دستگاه انتقال می‌دهد و درمقابل نیز برخی شارژرهای سریع می‌توانند حتی تا ۱۰۰ وات نیز خروجی داشته باشند. توجه کنید که همه گوشی‌ها از قابلیت شارژ سریع پشتیبانی نمی‌کنند و درصورت بهره‌مندی از ابن قابلیت نیز به شارژر و کابلی مطابق با استانداردهای شارژ سریع آن نیاز خواهند داشت. درواقع استفاده از استاندارد شارژ سریع ناسازگار با استاندارد گوشی کارساز نخواهد بود و نتیجه موردنظر را ارائه نخواهد کرد. درحال‌حاضر شارژ سریع کوالکام، فناوری شارژ سریع غالب در بازار است که در اکثر گوشی‌های هوشمند نیز به کار می‌رود؛ اما استانداردهای شارژ سریع دیگری مانند Power Delivery (مخفف PD) نیز وجود دارند که هرکدام علاوه بر محدودیت‌ها، ناسازگاری‌هایی هم با برخی دستگاه‌ها دارند.

پیدایش فناوری شارژ سریع

امروزه تقریباً تمام گوشی‌های پرچم‌دار موجود در بازار با فناوری‌های مختلفی به قابلیت شارژ سریع مجهز هستند و تولید‌کنندگان این محصولات اغلب هنگام معرفی آن‌ها عباراتی مانند ۸۰ درصد شارژ در ۳۰ دقیقه یا شارژ کامل در کمتر از یک ساعت را عنوان می‌کنند. از طرفی با پیشرفت تکنولوژی و تغییر روش زندگی، استفاده‌‌ی مردم از گوشی‌ها و لپ‌تاپ‌ها نیز افزایش یافته است، به‌طوری‌که بسیاری مجبورند دستگاه‌های خود را بیش از یک بار در روز شارژ کنند. از سوی دیگر ابعاد گوشی‌ها نیز هر سال بزرگتر می‌شود و برای جبران برق مصرفی بیشتر به باتری‌های بزرگتری نیاز دارند؛ طبیعی است همین امر باعث طولانی‌تر‌شدن زمان شارژ کامل دستگا‌ها می‌شود. در زندگی امروز زمان اهمیت زیادی دارد و تقریباً همه مردم به‌دنبال آن هستند تا دستگاه‌های خود را به‌جای چند ساعت‌، در عرض چند دقیقه شارژ کنند. فناوری شارژ سریع درواقع پاسخی برای رفع این دغدغه‌ها و صرفه‌جویی در زمان بود.

فرایند شارژ و تخلیه باتری

تمامی گجت‌هایی که به باتری مجهز هستند، روش انتقال انرژی مشابهی دارند؛ باتری‌های این گجت‌ها با عبور جریان شارژ می‌شوند و محدودیتی در میزان جریان و ولتاژ ورودی وجود ندارد. در این بین، مدار کنترلی (IC) نیز وجود دارد که به حسگرهای ولتاژ و حرارت مجهز است و با تنظیم مقدار ولتاژ و جریان ورودی به باتری، از باتری درمقابل افزایش‌های ناگهانی جریان محافظت می‌کند و باعث طولانی‌تر‌شدن عمر آن می‌شود. سلول‌های باتری‌ها از دو الکترود (مثبت و منفی) و الکترولیت تشکیل شده‌اند و یون‌های حاصل از واکنش‌های شیمیایی درون الکترولیت، جریان الکتریکی موردنیاز را تأمین می‌‌کنند.

مقاله‌های مرتبط:

• راهنمای خرید شارژر گوشی
• آموزش انتقال فایل از آیفون به کامپیوتر

در باتری‌های غیرقابل شارژ یونی، واکنش‌های شیمیایی الکترود‌ها تنها یک بار رخ می‌دهند؛ اما در باتری‌های قابل شارژ لیتیوم-یونی (که در گوشی‌های امروزی به کار می‌روند) این واکنش‌ها برگشت‌پذیر هستند: هنگامی‌که شارژ باتری تخلیه می‌شود، واکنش‌های شیمیایی، الکتریسیته تولید کرده و هنگامی‌که باتری شارژ می‌شود، انرژی جذب می‌کنند.

نحوه عملکرد فناوری شارژ سریع

اجزای اصلی شارژ عبارت‌اند از آمپر، ولتاژ و وات. آمپر (یا جریان) مقدار جریان الکتریکی است که از باتری به دستگاه وارد می‌شود و ولتاژ، نیرویی است که این جریان را به جلو می‌راند. وات (یا توان خروجی) از ضرب آمپر در ولتاژ به‌دست می‌آید و هرچه ولتاژ و آمپر بیشتر باشد، وات نیز بیشتر است. برای مثال شارژ ۳ آمپری و ۵ ولتی، ۱۵ وات برق تولید می‌کند و شارژر ۱۲ ولتی با ۳ آمپر جریان الکتریکی، توانی برابر ۳۶ وات دارد؛ هرچه مقدار وات بالاتر باشد، شارژ سریع‌تر است. برای درک بهتر، شلنگ آبیاری را در نظر بگیرید. اگر آمپراژ (یا جریان) عرض شلنگ و ولتاژ فشار آب باشد، وات میزان آب خروجی از شلنگ است.

توانایی شارژ ۵۰ تا ۸۰ درصد باتری در عرض نیم‌ساعت، شعاری است که تولید‌کنندگان به اتکای روش دریافت انرژی باتری داخل گوشی‌ها سر می‌دهند. این باتری از جنس لیتیوم یون با قابلیت شارژ مجدد هستند و با نگاهی دقیق به روند پر‌شدن باتری گوشی متوجه خواهید شد که سرعت شارژ آن با گذشت زمان به تدریج کندتر می‌شود.

در کل فرایند شارژ را می‌توان به سه مرحله تقسیم کرد:

• جریان ثابت/ولتاژ افزایشی: با ثابت ماندن جریان در شارژرهای معمولی، ولتاژ افزایش پیدا می‌کند؛ در این مرحله انرژی زیادی به سرعت به دستگاه انتقال پیدا می‌کند. شارژرهایی که از فناوری شارژ سریع برخوردار هستند، در این مرحله جریان برق را نیز افزایش می‌دهند.
• ولتاژ ثابت/جریان کاهشی: ولتاژ به اوج خود رسیده و جریان کاهش می‌‌یابد؛ درواقع زمانی که باتری بیش از نصف شارژ خود را دریافت کرد، شارژر ولتاژ را کاهش می‌دهد تا از گرم‌شدن بیش‌ازحد یا شارژ بیش‌ازحد جلوگیری کند؛ در این مرحله سرعت شارژ کاهش می‌یابد.
• پس از شارژ کامل باتری، فرایند شارژ گوشی متوقف شده یا به‌صورت قطره‌چکانی انجام می‌شود تا مادامی که گوشی به شارژ است، درصد شارژ کامل ثابت بماند.

شارژ سریع در ابتدایی‌ترین روش، به‌سادگی با افزایش توان (وات - Watt) گوشی را در مدت‌زمان کوتاه‌تری شارژ می‌کند. یک پورت USB معمولی ۲٫۵ وات جریان برق را به دستگاه وارد می‌کند و شارژرهای سریع‌ این مقدار را افزایش می‌دهند. دستگاه‌های امروزی عموما با شارژری ۱۵ واتی عرضه می‌شوند؛ اما برخی تولیدکنندگان شارژرهایی ۵۰ واتی، ۸۰ واتی یا حتی ۱۰۰ واتی نیز عرضه می‌کنند. کاملاً واضح است که نحوه پیاده‌سازی و چگونگی عملکرد فناوری به کار‌رفته در شارژ سریع، برای کاربر نهایی اهمیتی ندارد؛ اما استفاده از شارژری با وات بالا برای تولیدکنندگان ساده نیست. دقت داشته باشید توانی که توسعه‌دهندگان برای استانداردهای شارژ سریع خود معرفی می‌کنند درواقع بیشترین توان ارائه شده توسط این استاندارد‌ها است و این مقدار (وات) در کل فرایند شارژ سریع انتقال پیدا نمی‌کند.

مدار کنترلر شارژ داخل گوشی از باتری درمقابل ولتاژ و آمپراژ بالا محافظت می‌کند

همان‌طورکه گفته شد ولتاژ بالا، گرما ایجاد می‌کند و این گرما به باتری آسیب می‌رساند؛ اما ولتاژ در مرحله اول شارژ پایین است و شارژرهای سریع طوری طراحی شده‌اند تا از این فرصت استفاده کرده و قبل از رسیدن به حداکثر ولتاژ، تا جایی که امکان دارد، جریان را به باتری پمپ کنند.

این بدان معنا است که موثرترین و کارآمد‌ترین بخش فناوری شارژ سریع در مرحله اول چرخه شارژ، خود را نشان می‌دهد. بنابراین، زمانی که باتری زیر ۵۰ درصد شارژ داشته باشد، شارژ سریع بهترین عملکرد خود را ارائه می‌کند. سازندگان گوشی‌ نیز برای تبلیغ سرعت شارژ دستگاه‌های خود، معمولاً مدت‌زمانی که طول می‌کشد تا شارژ باتری به ۴۰ درصد، ۵۰ درصد یا ۶۰ درصد برسد را ذکر می‌کنند و اگر مدت‌زمان موردنیاز برای شارژ صد درصدی دستگاهی را با این مدت مقایسه کنید، متوجه خواهید شد که زمان لازم برای رساندن شارژ از ۵۰ درصد به صد درصد، بسیار بیشتر از زمان لازم برای رساندن شارژ از صفر درصد به ۵۰ درصد است.

لوازم موردنیاز برای فست شارژینگ

برای استفاده از استاندارد‌های شارژ سریع به موارد زیر نیاز خواهید داشت:

شارژر: برای شارژ سریع به شارژری نیاز دارید که از استاندار شارژ سریع پشتیبانی کند؛ شارژری با خروجی ولتاژ یا جریان پایین به کندی گوشی را شارژ می‌کند. برای اطلاع از خروجی شارژر، کافی است تا نوشته روی آداپتور را بخوانید. برای مثال، اگر روی آداپتور، ولتاژ ۵ ولت و آمپراژ ۳ آمپر قید شده باشد، خروجی کل آن برابر با ۱۵ وات خواهد بود. (W=VxA).

کابل: نوع کابل و کانکتور USB استفاده شده نیز می‌تواند روی سرعت شارژ تأثیرگذار باشد. USB 1.0 و USB 2.0 می‌تواند تا ۲٫۵ وات انرژی الکتریکی را انتقال دهند که برابر با نرخ شارژ معمولی با شارژ آهسته است. USB 3.0 می‌تواند ۴٫۵ وات برق ارائه دهد، درحالی‌که USB-C که با استاندارد 3.1 می‌تواند تا ۱۰۰ وات انرژی الکتریکی را انتقال دهد.

گوشی سازگار با شارژ سریع: اگر گوشی شما از فناوری شارژ سریع بهره‌مند نباشد، نمی‌تواند از این استاندارد پشتیبانی کند. حتی اگر شارژری سریع با کابل مناسب داشته باشید، نمی‌توانید گوشی که از شارژ سریع پشتیبانی نمی‌کند را با سرعتی بیشتر از معمول شارژ کنید. برای دانستن حداکثر سرعت شارژی که هر گوشی می‌تواند پشتیبانی کند، کافی است مشخصات باتری و شارژ آن را از داخل تنظیمات خود گوشی بررسی کنید.

شارژ دستگاه‌ها با کابل‌های USB

امروزه تقریباً تمام دستگاه‌های قابل شارژ به پورت USB برای شارژ مجهز هستند، تا قبل از معرفی این پورت، شارژها بیشتر از نوع سوزنی یا سوکتی ساخته می‌شدند؛ اما حالا دیگر کابل‌های USB به استانداردی واحد برای شارژ تبدیل شده‌اند که همه جا به‌راحتی پیدا می‌شوند و همینطور از قابلیت USB Power Delivery بهره می‌برد که در شارژ سریع کاربرد دارد.

پورت‌های USB به ۴ استاندارد 1.0، 2.0، 3.0 و 3.1 تقسیم می‌شوند که اولی و دومی می‌توانند تا 5V/0.5A یا همان ۲٫۵ وات انرژی را انتقال دهند و گوشی‌های عادی نیز با همین نرخ شارژ می‌شوند. پورت‌های USB 3.0 حدود ۴٫۵ وات (5V/0.9A) خروجی دارند و سپس به پورت USB-C یا همان USB 3.1 می‌رسیم که به‌طور بالقوه می‌تواند ولتاژ بسیار بالاتری را انتقال دهد.

بسیاری از دستگاه‌هایی که به پورت USB 3.1 مجهز هستند، می‌توانند از استاندارد USB Power Delivery یا همان USB-PD برای شارژ سریع استفاده کنند که توان خروجی نهایی 20V/5A یا ۱۰۰ وات را دارد. البته گوشی‌ها معمولاً به چنین توانی احتیاج ندارند و می‌توان از آن برای شارژ سریع لپ‌تاپ‌های مجهز به پورت USB-C استفاده کرد.

استاندارد‌های شارژ سریع

تولید‌کنندگان مختلف استانداردهای مختلفی برای فرایند شارژ توسعه می‌دهند که قادر به تغییر خروجی و زمان شارژ هستند. میزان توان و طول هر فرایند شارژ سریع هرکدام از این استاندارد‌ها نیز بسته به دستگاه، شارژر، توان خروجی هر دستگاه متفاوت هستند:

USB Power Delivery یا USB-PD

USB Power Delivery یا USB-PD یکی از استانداردهای شارژ سریع است که تا ۱۰۰ وات خروجی ارائه می‌کند و تمامی تولیدکنندگان دستگاه‌های مجهز به پورت USB-C نیز می‌توانند از آن استفاده کنند. جهت جریان انرژی در این استاندارد ثابت نیست. برای مثال برخی پاوربانک‌ها هم ازطریق پورت USB-C شارژ می‌شوند و هم می‌توانند ازطریق همین پورت سایر دستگاه‌ها را شارژ کنند. البته تولیدکنندگان مختلف استاندارد USB-PD را به شیوه‌های متفاوتی به کار می‌برند. برای مثال، نحوه استفاده اپل و گوگل از استاندارد USB-PD را در زیر با هم مقایسه می‌کنیم:

استاندارد USB-PD در محصولات قابل شارژ اپل

استاندارد USB-PD در محصولات اپل، با‌‌توجه‌‌‌به محدودیت‌های نرم‌افزاری اکوسیستم iOS، تنها در بازه صفر تا ۷۹ درصد فعال است و با رسیدن به ۸۰ درصد غیرفعال می‌شود: گوشی‌های آیفون با استفاده از استاندارد شارژ سریع USB-PD می‌تواند صفر تا ۵۰ درصد باتری را در عرض ۳۰ دقیقه شارژ کند. برای استفاده از این استاندارد برای محصولات قابل شارژ اپل به کابل لایتنینگی با قابلیت پشتیبانی از USB-PD نیاز خواهید داشت که باید آن را به‌صورت جداگانه خریداری کنید.

استاندارد شارژ سریع اپلولتاژجریانبیشترین توان

اپل در سال ۲۰۱۷ (۱۳۹۶)، اعلام کرد که از این پس آیفون‌های مدل ۸ و بالاتر از آن با پشتیبانی از قابلیت شارژ سریع عرضه می‌شوند؛ این شرکت درحال‌حاضر آداپتور‌های ۱۸، ۲۰، ۲۹، ۳۰، ۶۷، ۸۷ و ۹۶ واتی تولید کرده است که با کابل USB-C قابلیت شارژ سریع دارند، بهینه‌ترین توان برای شارژ سریع آیفون‌ها، ۲۰ وات و آداپتورهای پرقدرت‌تر نیز برای خانواده iPad‌ها یا مک‌بوک‌ها به کار می‌روند.

آیفون‌هایی که از استاندارد شارژ سریع USB-PD پشتیبانی می‌کنند، عبارت‌اند از: آیفون ۸، ۸ پلاس، آیفون X، آیفون XS، آیفون XS Max، آیفون XR، خانواده آیفون ۱۱، خانواده آیفون ۱۲ و خانواده آیفون ۱۳.

برخلاف برخی گوشی‌های اندرویدی، آیفون‌ها عبارت شارژ سریع را روی صفحه‌نمایش گوشی نمایش نمی‌دهد. اگر آیفون به کابلی با قابلیت شارژر سریع وصل باشد، لرزش بیشتری احساس می‌کنید یا صدای نوتیفیکشن شارژ را دو بار می‌شنوید. راه دیگری برای بررسی شارژ سریع آیفون این است که زمان شارژ را در نظر بگیرید: اگر شارژ آیفون در عرض ۳۰ دقیقه به درصد برسد، به این معنا است که فرایند شارژ آیفون با سرعت بیشتری نسبت به معمول انجام می‌شود. البته دستگا‌ه‌هایی هم به این منظور وجود دارند که می‌توانند وات شارژ گوشی را نشان دهند.

استاندارد USB-PD در محصولات قابل شارژ گوگل

استاندارد USB-PD قابلیت سازگاری با طیف گسترده‌ای از محصولات گوگل را نیز دارد؛ اما سرعت آن از سرعت شارژ محصولات اپل کمتر است. برخلاف اپل، گوگل شارژر و کابل مخصوص برای این استاندارد را به همراه گوشی‌های پیکسل به فروش می‌رساند.

استاندارد شارژ سریع گوگلولتاژجریانبیشترین توان

اگر هم قصد خرید کابل‌های شخص ثالث را داشته باشید، می‌توانید از آداپتورها و کابل‌های USB-C به USB 2.0 یا USB-A استفاده کنید؛ اما در نظر داشته باشید که سرعت شارژ محصولات گوگل با کابل تبدیل USB-C به USB-A، فارغ از آداپتور مورد استفاده، از کابل تبدیل USB-C به USB 2.0 کندتر خواهد بود. شارژ سریع گوشی‌های پیکسل نیز مانند گوشی‌های اپل در بازه صفر تا ۷۹ درصد فعال است و پس از آن روند شارژ غیرفعال می‌شود. این استاندارد با آداپتورهای ۱۸ واتی یا بالاتر، گوشی‌های پیکسل را در عرض ۱۵ دقیقه شارژ می‌کند.

استاندارد شارژ سریع Qualcomm

Qualcomm QC اولین استاندارد شارژ سریع بود که به‌طور گسترده در گوشی‌های اندرویدی مانند سری گلکسی استفاده شد. درحالی‌که USB Power Delivery استاندارد نسبتاً جدیدی است که توسط گوگل و اپل پذیرفته شده است. Quick Charge 5 جدیدترین استاندارد شارژ سریع کوالکام است که در جولای ۲۰۲۰ معرفی شد و می‌تواند شارژ باتری گوشی را در عرض ۵ دقیقه به ۵۰ درصد و در عرض ۱۵ دقیقه به ۱۰۰ درصد برساند. درحال‌حاضر پشتیبانی از این استاندارد به گوشی‌های خانواده گلکسی S20 و بعد از آن محدود می‌شود.

Qualcomm استاندارد شارژ سریعولتاژجریانبیشترین توان

+Quick Charge 4، استاندارد نسل قبلی این فناوری، حداکثر توان خروجی برابر با ۱۰۰ وات دارد، از نسخه‌های قدیمی‌تر Quick Charge پشتیبانی می‌کند و با استاندارد USB-PD نیز سازگار است. نسخه Quick Charge 3.0 و نسخه‌های پایین‌تر فقط از اکسسوری‌های سازگار با Quick Charge پشتیبانی می‌کنند و با USB-PD سازگار نیستند.

کوالکام ادعا می‌کند استاندارد شارژ سریع +Quick Charge 4 می‌تواند ۵۰ درصد باتری را در عرض ۱۵ دقیقه شارژ کند. این مدت برای Quick Charge 3.0 حدود ۱۵ دقیقه طولانی‌تر است. تعادل حرارتی هوشمند Quick Charge کوالکام از خنک‌ترین مسیر موجود برای انتقال استفاده می‌کند و حسگرهای دستگاه دمای بدنه و رابط را برای جلوگیری از گرمای بیش‌ازحد و اتصال کوتاه کنترل می‌کنند.

استاندارد شارژ سریع شیائومی

استاندارد شارژ سریع شیائومی HyperCharge نام دارد و بیشترین توانی که ارائه می‌‌دهد، ۲۰۰ وات است. شیائومی ابتدا از این فناوری در گوشی Mi 11T Pro رونمایی و سپس آن را برای نسخه 5G گوشی ردمی نوت 11 پرو پلاس نیز ارائه کرد. شیائومی قبل از معرفی فناوری HyperCharge، تا مدت‌ها از نسخه‌های مختلف Quick Charge کوالکام استفاده می‌کرد.

استاندارد Hypercharge می‌تواند یک باتری ۴۰۰۰ میلی‌آمپرساعتی را در عرض ۸ دقیقه با ۲۰۰ وات شارژ سریع سیمی و ۱۵ دقیقه با ۱۲۰ وات شارژ سریع بی‌سیم به‌طور کامل شارژ کند. می‌توان گفت که شیائومی با معرفی این استاندارد، درزمینه شارژ سریع، انقلابی عظیمی ایجاد کرد.

استاندارد شارژ سریع سامسونگ

سامسونگ نیز استاندارد شارژ سریع خود را دارد و اولین نسخه از این استاندارد را به نام شارژ سریع تطبیقی، برای اولین بار با نسخه 5G گلکسی S10 معرفی کرد. این گوشی از باتری ۴۵۰۰ میلی‌آمپرساعتی بهره می‌برد و از استاندارد شارژ ۲۵ واتی USB-PD پشتیبانی می‌کند. سامسونگ دو نسخه بعدی استاندارد شارژ سریع خود را Super Fast Charging 1.0 و 2.0 نام‌گذاری کرد.

گلکسی نوت 10 پلاس، گوشی‌های سری S20 و نوت 20 با استفاده از Super Fast Charging 2.0 با سرعت‌های بالاتری شارژ می‌شوند. با وجود حداکثر توان خروجی ادعا شده برای هر کدام از استاندارد‌های شارژ سریع سامسونگ، این استاندارد‌ها در عمل کمی محافظه‌کارانه‌تر عمل می‌کنند. اکثر دستگاه‌های سامسونگ از اکسسوری‌های سازگار با فناوری Quick Charge نیز پشتیبانی می‌کنند.

استاندارد شارژ سریع سامسونگولتاژجریانبیشترین توان

سامسونگ مدت‌زمان شارژ کامل را با استفاده از فناوری Adaptive Fast Charging به‌صورت رسمی منتشر نکرده است؛ اما بررسی‌ها نشان می‌دهند که گلکسی S8 با این استاندارد و با باتری ۳۰۰۰ میلی‌آمپرساعتی، تقریباً ۲ ساعت زمان نیاز دارد تا به‌صورت کامل شارژ می‌شود و گلکسی نوت 10 پلاس نیز با استاندارد Super Fast Charging تقریباً یک ساعت طول می‌کشد.

شارژ سریع تطبیقی سامسونگ حداکثر ۹ ولت و ۲ آمپر (۱۸ وات) ارا‌ئه می‌کند؛ درحالی‌که جدید‌ترین نسخه شارژ سریع این شرکت کره‌ای با ۱۰ ولت و ۴٫۵ آمپر،خروجی برابر با ۴۵ وات دارد. همان‌طورکه اشاره شد، هر دو استاندارد در عمل کمی محافظه‌کارانه‌تر هستند و دستیابی به بالاترین سرعت هر کدام نیز مستلزم خرید شارژری تأیید شده است؛ اما اکثر دستگاه‌های سامسونگ از لوازم جانبی سازگار با شارژ سریع یا منبع تغذیه‌ای با قابلیت برنامه‌ریزی (PPS) پشتیبانی می‌کنند.

استاندارد شارژ سریع موتورولا

موتورولا در گوشی‌های خود از استاندارد شارژ سریع مخصوصی به نام TurboPower استفاده می‌کند که از برخی استانداردهای شارژ سریع کندتر عمل می‌کند. استاندارد TurboPower موتورولا درواقع نسخه بهینه‌سازی‌شده Quick Charge 3.0 است برای گوشی‌های موتورولا مانند Moto G Power سال ۲۰۲۱ ارائه شده است.

استاندارد شارژ سریع موتورولاولتاژجریانبیشترین توان

آداپتورهای TurboPower در سه مدل ۱۵ واتی، ۲۵ واتی و ۳۰ واتی عرضه می‌شود که سریع‌ترین آن‌ها، ۵ ولت و حداکثر ۵٫۷ آمپر را برای تقریباً ۲۸٫۵ وات برق ارائه می‌کند. استاندارد TurboPower تنها به شارژر‌های موتورولا خلاصه نمی‌شود، این شرکت اعلام کرده است که با تولیدکنندگان برای طراحی باتری‌های سفارشی نیز همکاری می‌کند و علاوه بر آن نرم‌افزار مدیریت انرژی آن، وضعیت و سلامت باتری را کنترل کرده و سپس ولتاژ ورودی را متناسب با آن تنظیم می‌کند.

برای شارژ سریع گوشی‌های مجهز به TurboPower به آداپتور TurboPower نیاز ندارید و این استانداردبا هر آداپتور Quick Charge 3.0 (یا جدیدتر) نیز سازگار است. طبق ادعای موتورولا، استاندارد TurboPower 30 می‌تواند با ۱۵ دقیقه شارژ، باتری را به اندازه مصرف ۱۵ ساعت شارژ کند و سخت‌افزار مدیریت حرارتی TurboPower به گونه‌ای طراحی شده است که از کند‌شدن شارژ به‌دلیل گرما جلوگیری کرده و نرخ شارژی ثابت و سریع را حفظ کند؛ این استاندارد با آداپتورهای Quick Charge 2.0 و بالاتر نیز سازگار است.

استاندارد شارژ سریع وان پلاس و اوپو

وان‌پلاس استاندارد Warp Charge (در ابتدا Dash Charge نامیده می‌شد) را که بر مبنای استاندارد شارژ سریع VOOC اوپو بوده، از این شرکت خریداری کرده است. این استاندارد تنها با گوشی‌ها، آداپتورها و شارژرهای اوپو و وان‌پلاس سازگار بوده، با کابل‌های USB معمولی سازگار نیست و به کابل‌های ضخیم‌تری برای تأمین ولتاژ بالاتر نیاز دارد.

بیشتر استاندارد‌های رایج شارژ سریع با افزایش ولتاژِ آداپتورهایشان سرعت شارژ را افزایش می‌دهند؛ اما اوپو و وان‌پلاس عملکرد متفاوتی داشته و به‌جای ولتاژ، جریان را افزایش می‌دهند. دلیل نیاز به کابل‌های اختصاصی برای شارژ سریع این دو برند نیز همین امر است.

استاندارد شارژ سریع وان پلاس و اوپوولتاژجریانبیشترین توان

استاندارد شارژ سریع Warp Charge به کمک میکروکنترلری، سطح شارژ را کنترل می‌کند و برای تنظیم ولتاژ و جریان، با مدارهای گوشی همگام می‌شود تا ولتاژ و جریان را تنظیم کند و نوسانات برق را به حداقل برساند. اوپو ادعا می‌کند که گوشی‌های مجهز به این استاندارد می‌توانند در عرض ۳۰ دقیقه تا ۷۵ درصد شارژ شوند.

Warp Charge به گونه‌ای طراحی شده است که گرما را خیلی سریع دفع می‌کند؛ این استاندارد ولتاژ بالای منبع تغذیه آداپتور را به ولتاژ پایین‌تری تبدیل می‌کند. درنتیجه بیشتر گرما هرگز به گوشی نمی‌رسد و جریان ثابت، پتانسیل انقباض حرارتی را کاهش می‌دهد.

استاندارد شارژ سریع اختصاصی اوپو

اوپو از شرکت‌های پیشرو در فناوری شارژ سریع است و درحال‌حاضر رکورد سریع‌ترین سرعت شارژ را با آداپتور ۶۵ واتی خود دارد. این شرکت تنها سازنده بزرگی گوشی‌های هوشمند است که از باتری‌های نیترید گالیوم (GaN) در گوشی‌های خود برای استفاده می‌کند و برای آن‌ها فناوری شارژ سریعی به نام Super VOOC را در چندین نسخه مختلف ارائه کرده است. سریع‌ترین آن SuperVooc 2.0 است که از ۱۰ ولت و ۶٫۵ آمپر برای شارژ سریع ۶۵ وات استفاده می‌کند.

اوپو و وان‌پلاس برای شارژ سریع به‌جای ولتاژ، جریان را افزایش می‌دهند

اوپو به‌طور مداوم برای پیشرفت و توسعه فناوری شارژ سریع خود تلاش می‌کند و در سال ۲۰۲۲ موفق شد، توان استاندارد شارژ سریع Super VOOC خود را به ۸۰ وات برساند؛ این استاندارد در دو گوشی وان پلاس 10 پرو و اوپو Oppo Find X5 پرو ارائه شد. اوپو در سال ۲۰۲۰ شارژ سریع ۱۲۵ واتی Super VOOC را نیز معرفی کرد، بااین‌حال این توان هنوز در هیچ دستگاهی استفاده نشده است.

علاوه‌براین اوپو به‌تازگی در کنگره جهانی موبایل، جدیدترین استاندارد شارژ سریع Super VOOC خود را با توان ۱۵۰ واتی (۲۰ ولت و ۷٫۵ آمپر) رونمایی کرد که به‌ادعای اوپو می‌تواند شارژ یک باتری ۴۵۰۰ میلی‌آمپرساعتی را تنها در ۵ دقیقه به ۵۰ درصد برساند و در ۱۵ دقیقه آن را به‌طور کامل شارژ کند.

استاندارد شارژ سریع هواوی

استاندارد شارژ سریع هواوی SuperCharge نام دارد که با USB-PD سازگار است؛ اما از برخی استانداردها کند‌تر عمل می‌کند. این استاندارد اختصاصی هواوی در گوشی‌هایی مانند P40 Pro، P30 Pro، Mate 20 Pro و P10 تعبیه شده است و مانند اکثر استاندارد‌ها از ولتاژهای بالاتری از حد متوسط برای دستیابی به شارژ سری‌عتر استفاده می‌کند.

استاندارد شارژ سریع هواویولتاژجریانبیشترین توان

SuperCharge به‌طور خودکار ولتاژ و جریان ورودی را براساس وضعیت باتری گوشی و دمای داخلی آن تنظیم می‌کند. این استاندارد از چیپست درون شارژر برای تنظیم ولتاژ استفاده می‌کنند و درنتیجه گوشی داغ نمی‌شود. نسخه‌های قدیمی‌تر استاندارد SuperCharge از سه حالت شارژ زیر پشتیبانی می‌کنند:

• ۵ ولت و ۲ آمپر
• ۴٫۵ ولت و ۵ آمپر
• ۵ ولت و ۴٫۵ آمپر (تا ۲۲٫۵ وات)

آخرین نسخه استاندارد SuperCharge از ولتاژ ۱۱ ولت و جریان ۶ آمپر (۶۶ وات) برای شارژ سریع بهره می‌برد که می‌تواند شارژ باتری ۴۳۰۰ میلی‌آمپر ساعتی را در مدت ۱۷ دقیقه به ۶۰ درصد برساند و در عرض ۳۸ دقیقه آن را به‌طور کامل شارژ کند. طبق ادعای هواوی، استاندارد SuperCharge می‌تواند در آینده تا ۱۳۵ وات شارژ سریع ارائه کند.

تولیدکنندگان هواوی استاندارد SuperCharge را به نوعی طراحی کرده‌اند که جریان‌های بالا را به‌دقت کنترل کند. بخشی از این طراحی بهره‌مندی از سیستم خنک‌کننده هشت قسمتی و پوششی است که می‌تواند دستگاه‌ها را ۵ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از سایر روش‌های شارژ معمول نگه دارد.

فست شارژ بی سیم

شارژ بی‌سیم روشی مدرن برای شارژ گوشی‌های هوشمند است که از فرآیندی به نام القای الکترومغناطیسی استفاده می‌کند. درون شارژر بی‌سیم، یک سیم‌پیچ فرستنده‌ای از جنس مس و درون گوشی نیز سیم‌پیچی برای دریافت امواج قرار دارد. وقتی گوشی را روی شارژر بی‌سیم قرار می‌دهید، برق از شارژر به گوشی منتقل می‌شود.گوشی‌ها برای استفاده از این قابلیت به باتری قابل شارژ سریع و روشی برای انتقال اطلاعات از دستگاه به شارژر نیاز دارند. چالشی که در شارژ سریع بی‌سیم مطرح می‌شود، چگونگی انتقال مؤثر مقدار زیادی نیرو ازطریق هوا است.

استاندارد Qi

Qi (چی تلفظ می‌شود) رایج‌ترین استاندارد شارژ بی‌سیم موبایل است. این استاندارد درست مانند USB-PD، نسخه‌های متعددی دارد و با پیاده‌سازی شارژ بی‌سیم معکوس، امکان شارژ آهسته گجت‌های بی‌سیم ازطریق موبایل را نیز فراهم می‌کند.

فناوری Qi در طول سال‌ها توسعه پیدا کرد و توان خروجی آن به ۱۰، ۱۵، ۳۰ و در نهایت ۶۵ وات رسید. البته حداکثر توانی که این استاندارد برای شارژ گوشی‌ها ارائه می‌دهد، ۱۵ وات و در برخی دستگا‌ها نیز ۷٫۵ و ۱۰ وات است. بنابراین، Qi هنوز هم از شارژ سیمی و مستقیم، فرایند شارژ کندتری ارائه می‌دهد.

در استاندارد شارژ بی‌سیم Qi، مفهوم‌های نمایه قدرت پایه (BPP) و نمایه قدرت گسترده (EPP) دو قابلیت اصلی این فناوری هستند که مشخصات ایمنی و قابلیت اطمینان آن را نشان می‌دهند. واضح‌ترین تفاوت بین این دو، حداکثر توان خروجی است که ارائه می‌دهند. همان‌طورکه از نام آن‌ها پیدا است، BPP کمترین سطح توان را تا ۵ وات و EPP توان خروجی حداکثری ۱۵ وات را برای شارژ سریع ارائه می‌کند.

مزیت اصلی EPP در فناوری شارژ بی‌سیم سریع، توان خروجی بالای آن است که زمان شارژ را کوتاه می‌کند. به همین دلیل شارژرهای بی‌سیم EPP اغلب به‌عنوان شارژرهایی با پشتیبانی از شارژ سریع شناخته می‌شوند.

استاندارد MagSafe

اپل نیز در سال ۲۰۲۰ فناوری شارژ بی‌سیم اختصاصی خود را با عنوان مگ سیف (MagSafe) معرفی کرد که توان خروجی آن ۱۵ وات بود و سرعتی کندتر از شارژ سیمی ۲۰ واتی استاندارد USB-PD برای آیفون ۱۲، داشت.

اوپو، وان‌ پلاس، هواوی

در این میان تولیدکنندگان چینی مانند اوپو، وان پلاس و هواوی در توسعه استانداردهای شارژ سریع بی‌سیم اختصاصی عملکرد بهتری داشتند. برای مثال اوپو استاندارد Super VOOC را با توان ۶۵ وات، وان‌پلاس WarpCharge را با حداقل توان ۵۰ وات و هواوی SuperCharge را با حداکثر توان ۵۰ واتی برای برای شارژ سریع بی‌سیم معرفی کردند. البته برخی تولیدکنندگان توان شارژ بی‌سیم ۱۰۰ وات و فراتر از آن را هم تبلیغ کرده‌اند اما هنوز خبری مبنی بر استفاده از چنین سرعت‌هایی در محصولات تجاری منتشر نشده است.

در فناوری شارژ بی‌سیم، هرچه سیم‌پیچ‌های بیشتری برای انتقال جریان ازطریق هوا وجود داشته باشد، سرعت هم بیشتر می‌شود. البته افزایش سیم‌پیچ‌ها، علاوه بر هزینه بالای اجرا، گرمای زیادی ایجاد کرده و فضای بیشتری نیز اشغال می‌کند. با اینکه در عمل افزایش سرعت فناوری شارژ بی‌سیم کاملاً امکان‌پذیر است اما موثرترین راه برای شارژ سریع گوشی‌ها یا سایر گجت‌ها شناخته نمی‌شود.

گوشی‌ها برای شارژ با فناوری شارژ بی‌سیم باید توانایی دریافت ۷ وات توان را داشته باشند و نوع شارژر در این فرایند اهمیتی ندارد. این توان خروجی توسط تولید کننده گوشی از قبل تعیین شده است:

• اپل: ۷٫۵ وات
• سونی: ۱۱ وات
• ال‌جی: ۱۰ وات
• گوگل: ۱۲ وات (برای گوشی‌های پیکسل ۵ و جدیدتر)
• سامسونگ: ۹ وات (شارژرهای بی‌سیم برای ارائه توانی بیشتر از ۵ وات در گوشی‌های سامسونگ نیاز دارند تا گواهینامه‌‌ای با عنوان ‌Proprietary Power Delivery Extension یا PPDE را داشته باشند. در غیر این صورت، گوشی‌های سامسونگ تنها با قدرت پایه‌‌ی BPP شارژ دریافت می‌کنند.

درست مانند آنچه درباره شارژ سریع سیمی گفته شد، حتی اگر گوشی و شارژر شما، هر دو از فناوری شارژ بی‌سیم سریع پشتیبانی کنند، بازهم ممکن است با انتخاب لوازم جانبی اشتباه، سرعت بالایی هنگام شارژ بی‌سیم دریافت نکنید. به این معنی که کابل و آداپتور نیز باید توان کافی برای دریافت شارژ سریع داشته باشند. برای مثال، اگر پد شارژ ۱۰ واتی داشته باشید و آن را به آداپتوری با توان ۵ وات متصل کنید، گوشی شما تنها با ۵ وات شارژ می‌شود و از مزایای شارژ سریع بهره‌ای نخواهید برد.

در شارژ سریع بی‌سیم، پد شارژ قدرت بیشتری نسبت به شارژر بی‌سیم معمولی را در حین شارژ به گوشی منتقل می‌کند. برای کارکرد شارژ بی‌سیم، درست مانند شارژ سریع سیمی، به آداپتور و کابل شارژ سریع، نیاز دارید؛ این فناوری زمانی که باتری تقریباً خالی است بسیار مؤثر از شارژ سریع سیمی عمل می‌کند و با پر‌شدن باتری، سرعت شارژ کاهش می‌یابد تا آسیبی به آن نرسد.

آیا شارژ سریع به باتری گوشی آسیب می‌رساند؟

در شرایط عادی، شارژ سریع آسیب عمده‌ای به باتری گوشی وارد نمی‌کند، چراکه عامل تضعیف باتری، سرعت شارژ نیست.

درواقع آنچه به باتری آسیب می‌رساند، گرمای ایجاد شده هنگام شارژ است. هنگامی که باتری در حال شارژ‌شدن است، یون‌های لیتیوم با بار مثبت ازطریق محلول الکترولیت در سلول باتری از یک الکترود (به اسم کاتد) به الکترود دیگر (آند) منتقل می‌شوند و بدین‌ترتیب الکترون‌ها در قسمت آند که سمت منفی باتری است، متمرکز می‌شوند. زمانی که باتری در حالت ایده‌آل خود نیست و آن را شارژ می‌‌کنیم، توان وارد شده دیگر نمی‌تواند با همان نرخ اولیه، الکترو‌دها را جابه‌جا کند و مقداری از این توان به گرما تبدیل می‌شود، این گرما می‌تواند به باتری آسیب برساند.

امروزه شارژرهای سریع برای کاهش گرمای ایجاد شده در گوشی از سه راهکار استفاده می‌کنند:

• گرما را داخل آداپتور ایجاد کرده و از انتقال گرما به داخل گوشی و گرم‌شدن بیش‌ازحد باتری جلوگیری می‌کنند. ایرادی که این راهکار دارد، بزرگ بودن آداپتور‌های شارژ سریع است.
• فرایند شارژ سریع را ازطریق شارژ موازی (Parallel Charging) به گوشی انتقال دهند. در این روش، باتری به دو سلول هم‌اندازه تقسیم می‌شود و توان ورودی به‌صورت مساوی بین آن دو تقسیم می‌شود. یعنی به‌جای وارد‌کردن ۵۰ وات به یک باتری ۵۰۰۰ میلی‌آمپرساعتی، دو ۲۵ وات را به باتری ۲۵۰۰ میلی‌آمپرساعتی انتقال داده می‌شود. ایراد این راهکار، اشغال‌شدن فضای بیشتر در داخل گوشی است.
• اضافه‌کردن سخت‌افزار و سیستم خنک‌کننده در داخل گوشی نیز یکی از راهکار‌های جلوگیری از گرم‌شدن باتری گوشی است. افزایش قطر گوشی‌ها را می‌توان به‌عنوان ایراد این راهکار دانست.

توجه کنید که باتری‌های گوشی‌های هوشمند، چه از آن‌ها استفاده کنید، چه نکنید، خود‌به‌خود با گذشت زمان، خراب می‌شوند و چرخه‌های شارژ به‌هرحال، عمر باتری را کم می‌کند. بنابراین هر تأثیر منفی فرایند شارژ سریع روی باتری گوشی‌ها در مقیاس بزرگتر قابل اغماض خواهد بود. با‌‌توجه‌‌‌به آنچه تولیددکنندگان هر استاندارد شارژ سریع ادعا می‌کنند، استاندارد شارژ سریع شیائومی بعد از ۸۰۰ بار شارژ، عمر باتری گوشی را ۲۰ درصد کاهش می‌دهد. این موضوع در مورد شارژ سریع اپل، ۵۰۰ بار و در مورد استاندارد شارژ سریع وان پلاس و اوپو، ۱۶۰۰ بار شارژ است.

آینده شارژ سریع

فناوری به سرعت در حال پیشرفت است و استاندارد‌های شارژ سریع نیز به سرعت در حال فراگیر‌شدن هستند؛ به‌طوری‌که احتمالاً طی چند سال آینده به تدریج جایگزین شارژرهای معمولی خواهند شد. گوشی‌ها به‌زوید می‌توانند به لطف رشد عمده در مدارهای مجتمع، کنترل‌کننده‌های شارژ، آداپتورها و کابل‌ها، به‌جای چند ساعت در عرض چند دقیقه شارژ شوند.

از طرفی امروزه نیاز به فناوری شارژ سریع، خیلی بیشتر از گذشته احساس می‌شود؛ چراکه ظرفیت گوشی‌ها روز‌به‌روز در حال افزایش است و انتقال مقادیر زیاد انرژی به‌صورت بی‌سیم می‌تواند بدون مدیریت حرارتی مناسب خطرناک باشد. شارژ بی‌سیم هنوز به‌طور قابل‌توجهی کندتر از شارژ سریع سیمی است و شرکت‌های فناوری هنوز در تلاش هستند تا برای مدیریت گرما چاره‌ای بیندیشند. در همین راستا، شرکت‌هایی مانند وان پلاس شارژهای بی‌سیم ۳۰ واتی را عرضه کرده‌اند که برای فراهم‌کردن جریان هوای کافی به فن‌های بزرگ مجهز هستند.