فست شارژ چیست؟

احتمالا شما هم تا بحال یکی از محصولاتی که از فناوری مدرن فست شارژ (Fast Charging) پشتیبانی‌می‌کنند را خریداری کرده‌اید یا دست کم قصد خرید تلفن همراه هوشمند یا تبلتی را دارید که در ویژگی‌های آن پشتیبانی از فناوری شارژ سریع یا همان Fast Charging ذکر شده است. شرکت‌های مطرح تولید تلفن های هوشمند نظیر SAMSUNG ،Apple ،LG و Motorola و اکثر برندهای معتبر و موفق دیگر این روزها در لیست ویژگی‌های محصولات تازه رونمایی شده خود، پشتیبانی از فناوری Fast Charging را نیز ذکر کرده‌اند. اگر می خواهید اطلاعاتی در زمینه شارژ سریع کسب کنید، پیشنهاد می کنیم ما را تا انتهای این مقاله همراهی کنید.

تفاوت بین شارژرهای Fast Charging و شارژرهای معمولی

تفاوت بین شارژرهای fast charging و شارژرهای معمولی

بهتر است ابتدا کمی در مورد نحوه کارکرد باتری‌های بکارگیری شده در گوشی‌های موبایل توضیح دهیم. در گوشی های موبایل از باتری‌های شارژی استفاده می شود، بدان معنا که ساختار آنها قادر است نیرو و انرژی را در زمان اتصال به جریان مستقیم، درون خود ذخیره کند و سپس بعد از قطع جریان از این انرژی ذخیره شده استفاده کند. نرخ شارژ با سرعت بالا، توان بالا و شاخص دمایی پایین از ویژگی‌های کارکردی این نوع باتری می‌باشد. حال کمی با نوع طراحی و ساختار این باتری آشنا شویم. در باتری‌های قابل شارژ از دو الکترود مثبت و منفی استفاده شده که این دو به وسیله یک الکترولیت از یکدیگر جدا شده‌اند. برای ایجاد جریان الکتریکی باید بین این دو الکترود از طریق شیوه انتقال و یا ایجاد حفره، الکترون مبادله شود.

حال می‌خواهیم بدانیم چه موقع باتری تخلیه می‌شود؟ در واقع برای انتقال جریان توسط باتری، زمانی که باتری درون دستگاه مورد نظر قرار می‌گیرد یک مجموعه الکترونی با بار منفی وارد سیستم دستگاه می‌شود و باعث ایجاد جریان در آن می‌شود. در درون باتری یک داد و ستد الکترونی صورت می‌گیرد، بدین صورت که الکترون‌ها از پایانه منفی به تدریج به سمت پایانه مثبت حرکت می‌کنند و این عمل آنقدر ادامه می‌یابد تا جریان خنثی سازی به طور کامل انجام شود و باتری در اصطلاح تخلیه الکتریکی شود و مجدد نیاز به شارژ داشته باشد.

در شارژرهایی با قابلیت فست شارژ، برای انتقال انرژی به صورت سریع دو تراشه در نظر گرفته شده که یکی از آن ها در درون کابل شارژ و دیگری درون دستگاه (اعم از گوشی موبایل یا تبلت شما) قرار دارد. جالب است بدانید که به دلیل وجود این تراشه اگر برای شارژ وسیله ی خود از کابلی غیر از کابل مخصوص شارژر خودش استفاده کنید، دستگاه شما شارژ نمی‌شود. عواملی همچون طول، قطر کابل شارژ و همچنین نوع و جنس سیم استفاده شده در آن می‌تواند بر سرعت شارژ تأثیر چشمگیری داشته باشد.

اساسی‌ترین تفاوت میان شارژرهای معمولی و شارژر هایی با پشتیبانی از قابلیت فست شارژ را می‌توان در میزان توان تولیدی آنها دانست. یک شارژر معمولی می‌تواند توان حداکثری 2.5W را برای شارژ گوشی موبایل یا تبلت شما تولید کند، اما یک شارژر مجهز به فناوری فست شارژ می‌تواند توانی با ارقام بسیار زیادتر تولید کند، به طوری که شارژرهای مجهز به تکنولوژی فست شارژ محصولات کمپانی SAMSUNG داری توان 15W است و همچنین شارژرهای مجهز به فناوری فست شارژ تولید کمپانی Huawei دارای توان 25W است. به طور کلی و بر اساس استانداردهای جهانی، توان تولیدی مورد نیاز برای شارژ گوشی‌های موبایل چیزی بین 15W تا 17W و توان تولیدی مورد نیاز برای شارژ دستگاه‌هایی نظیر تبلت و سایر دستگاه‌های هوشمند، چیزی در حدود 27W یا بیشتر از آن می‌باشد.

شارژ سریع باتری

نکته جالب توجه در باتری‌های از نوع لیتیوم- یون که امروزه استفاده از آنها مرسوم شده، آن است که نحوه شارژ شدن این باتری‌ها به صورت شارژ خطی نمی‌باشد. این بدان معناست که شارژ کردن دستگاه زمانی که درصد شارژ آن پایین است و یا حتی شارژ آن تمام شده، بسیار راحت‌تر از شارژ کردن دستگاه در زمانی‌است که تقریباً فول شارژ باشد. برای روشن شدن بهتر موضوع به مثال زیر توجه کنید:

فرض کنید میخواهید حجم زیادی از وسایل شخصی خود را درون چمدانی که از قبل با وسیله پر شده قرار دهید. طبیعتاً کار سخت و شاید حتی غیر ممکنی باشد اما همان حجم از وسایل شما به راحتی داخل یک چمدان خالی قرار می‌گیرد.

رابطه شدت جریان ورودی به زمان اینگونه است که جریان ورودی برابر است با مقدار بار ورودی بر زمان ورود بار که به صورت بیان ریاضی i=q/t که در آن i جریان ورودی،q میزان بار ورودی و t زمان ورود بار است پس از این رابطه می‌توان نتیجه گرفت که جریان با زمان نسبت عکس دارد. یعنی هرچه جریان ورودی بیشتر باشد، زمان شارژ دستگاه کم می‌شود اما این افزایش جریان حد مشخصی دارد. چرا که اگر جریان را بیش از حد افزایش دهیم اتلاف انرژی به صورت گرما را خواهیم داشت. درست به همین دلیل است که اگر شما از شارژر یک تبلت برای شارژ گوشی موبایل خود استفاده کنید ممکن است سریعتر شارژ شود اما اگر توجه کرده باشید، گوشی موبایل به شدت داغ می‌شود.

تکنولوژی فست شارژ در دنیای امروز

با توجه به نکات اولیه ذکر شده در بالا، باز به مبحث چگونگی کارکرد تکنولوژی نوین Fast Charging می‌پردازیم. همان گونه که از نام آن مشخص است، این تکنولوژی باعث تسریع عملکرد شارژ دستگاه شما می‌شود از طرفی این سوال پیش می‌آید که چگونه این کار را می‌کند؟

پاسخ ساده است؛ با استفاده از افزایش توان خروجی و یا افزایش شدت جریان و ولتاژ این امر میسر می‌شود. نکته قابل ذکر این است که افزایش میزان توان خروجی برای یک شارژر یه خودی خود می‌تواند خطرآفرین باشد اما می‌توان با استفاده از تجهیزات ایمنی و سخت افزاری مناسب (به منظور کتترل توان) و همچنین سیستم مناسب کنترل و تهویه دما، خطرساز بودن آن را به حداقل میزان ممکن رساند. امروزه استفاده از گوشی های هوشمند افزایش چشمگیری داشته است. این گوشی‌ها علاوه بر کاربری‌های متعدد و ظاهر فریبنده خود همانند اسمشان، از سیستم شارژ باتری هوشمند نیز برخوردارند به طوری که با قرارگیری یک چیپست درون آن، میزان توان مورد نیاز و همچنین سطح دمای آن کنترل می‌شود. وجود این چیپست هوشمند درون اسمارت فون باعث می‌شود که به محض فول شارژ شدن باتری و یا افزایش غیر معمول دمای آن، سیستم الکتریکی باتری از مدار خارج شود و از بروز آسیب جلوگیری کند. حتما تابحال دقت کرده‌اید که زمانی که اسمارت فون خود را به شارژر وصل می‌کنید در طول مدت شارژ دمای باتری بالا می‌رود اما به محض فول شارژ شدن آن، دیگر شاهد افزایش دما نیستید.

تکامل فناوری شارژ سریع

تکامل سارژ سریع

تا اینجا با اعجاز قابلیت فست شارژ بیشتر آشنا شده اید اما چیزی که کمپانی‌هایی مطرح نظیر Qualcomm بدنبال آن هستند فراتر از این‌هاست. آنها درحال استفاده از تکنولوژی ای هستند که می‌تواند در بازه زمانی کمتر از یک ساعت چیزی حدود نصف ظرفیت باتری را شارژ کند. بدین صورت که حجم زیادی از توان و جریان را با توجه به گنجایش حداکثری باتری وارد آن می‌کنند و باعث می‌شود در بازه زمانی کم، جریان زیادی وارد باتری شده و سریعتر شارژ شود. البته یادآوری می‌شود که این ویژگی در زمانی که درصد شارژ دستگاه پایین باشد، به دلیل وجود آزادی بیشتر برای یون‌های لیتیوم، نمود بهتری دارد.

فناوری های پیشگام شارژ سریع

در ادامه به معرفی برخی از فناوری های پیشگام شارژ سریع می پردازیم.

قابلیت شارژ سریع کمپانی Qualcomm

قابلیت شارژ سریع کمپانی Qualcomm

تکنولوژی Quick Charge کمپانی Qualcomm شیوه‌های مختلفی برای مدیریت توان خروجی از سیستم شارژر را دارد که معمولاً از راه مدیریت ولتاژ است. البته با توجه به میزان گنجایش باتری همانطور که قبلاً گفتیم وجود یک چیپست در درون کابل شارژ و یک چیپست در درون دستگاه می‌تواند میزان توان خروجی از شارژر و ورودی به دستگاه را به خوبی مدیریت کند به طوری که در زمان پایین بودن درصد شارژ باتری، میزان توان و جریان بسیار زیاد و البته متناسب یا ظرفیت باتری به آن وارد می‌شود تا در کمترین زمان به بیشترین حد ممکن شارژ شود و با افزایش سطح شارژ در باتری، این میزان از جریان ورودی به مرور کاهش می‌یابد. تکنولوژی Quick Charge کمپانی Qualcomm روز به روز در حال ارتقاء می‌باشد به طوری که این کمپانی توانسته تا به‌حال پنج ورژن از آنرا ارائه کند که به ترتیب: Quick Charge 1, 2, 3, 4 و آخرین ورژن ارائه شده از آن Quick Charge 4+ می‌باشد. Quick Charge 4 نسبت به ورژن‌های قبل از خود دارای مزیت‌هایی از قبیل سازگار بودن با USB Type-C و همچنین USB Power Delivery در کنار بکارگیری از بروزترین ورژن INOV (یا همان هماهنگ‎‌سازی هوشمند برای بهینه سازی ولتاژ به منظور کنترل سطح توان مناسب ورودی از شارژر به باتری) می‌باشد. همچنین در این ورژن Quick Charge از تکنولوژی Dual Charge هم بهره‌گیری شده که به صورت یک چیپست اضافی برای کنترل بهتر توان و همچنین جلوگیری بیشتر از اتلاف حرارتی است تعبیه شده است.

با وجود استفاده تعداد محدودی از دستگاه‌های موجود از تکنولوژی Quick Charge ورژن 4، کمپانی Qualcomm یک بروزرسانی دیگر تحت عنوان ورژن 4+ برای آن ارائه کرده که مزیت آن در علاوه بر قابلیت Dual Charge، داشتن یک کنترلر هوشمند حرارتی است، به گونه‌ای که گرما را از نقاط داغ‌تر باتری به قسمت های خنک تر منتقل می‌کند. این بروزرسانی با الگو گیری از ویژگی‌های امن ورژن 4 انجام شده و علاوه بر باتری وظیفه کنترل دمای سایر اجزا نظیر کیس، اتصالات و مدار دستگاه را نیز عهده دار است.

شارژ جریان بالا  OPPO و وان پلاس

تکنولوژی VOOC Charge و همچنین Dash Charge Plus از شیوه کاری یکسانی برای شارژ سریع بهره‌گیری می‌کند. آن‌ها برای تکنولوژی Fast Charging خود از جریان 4V استفاده می‌کند که این میزان باعث کند شدن روند شارژ دستگاه می‌شود اما فست شارژ بودن آن بخاطر وجود چیپست‌های بکار رفته در آن است. همانطور که گفتیم روش کار سیستم Fast Charging با استفاده از روش‌های مختلف افزایش توان صورت می‌گیرد. همانطور که گفتیم در تولیدات سری Quick Charge از روش افزودن ولتاژ استفاده می‌شود؛ در حالی که در VOOC و Dash Charge این تکنولوژی از طریق افزایش شدت جریان کار می‌کند.

جالب است بدانید که در OPPO و One Plus، افزایش دمای شارژر از اهمیت بالایی برخوردار است. در حالی که در محصولات شرکت Qualcomm این اهمیت برای افزایش حرارت شارژر و باتری به طور همزمان اتفاق می‌افتد. در گوشی‌های موبایل تولید شده به وسیله تکنولوژی OPPO و One Plus بدلیل عدم افزایش بیش از حد دما به هنگام شارژ، می‌توان از گوشی موبایل در زمانی که به شارژر متصل است هم استفاده کرد اما باید توجه داشت این ویژگی فقط مختص این دو شرکت بوده و برای بهره‌گیری از آن حتما باید از پکیج کابل شارژ و شارژر ارائه شده توسط خود شرکت استفاده کنید.

فست شارژ SAMSUNG

شاید شما هم در استفاده از محصولات سری‌های جدید کمپانی SAMSUNG متوجه بکارگیری تکنولوژی Fast Charging Adaptive آن شده باشید. باید توجه داشت که این تکنولوژی در اصل همان تکنولوژی مورد استفاده کمپانی Qualcomm است که SAMSUNG هم در واقع تحت لیسانس Qualcomm از آن برای محصولات تولیدی خود که در آن از چیپست‌های کمپانی Qualcomm استفاده نشده، بهره‌گیری می‌کند. بنابراین می‌توانید از آداپتورهای شارژر فست شارژ در محصولات کمپانی SAMSUNG که از تکنولوژی Fast Charging Adaptive در آنها بهره‌گیری شده، استفاده کنید.

شارژ سریع اپل

قابلیت شارژ سریع کمپانی اپل

تکنولوژی Fast Charging اپل از استانداردهای زیادی پشتیبانی می‌کند. یکی از آنها که در واقع از مجموعه USB-DF نیز می‌باشد، USB Power Delivery است در سال 2012 بوجود آمده و قادر است بوسیله یک پورت به هر دستگاهی متصل شود که البته نیازمند نرم افزار و همچنین مدار است. توانایی تولید توان خروجی این استاندارد به 100 وات می‌رسد در حالیکه برای یک اسمارت فون و گوشی موبایل توان خروجی لازم چیزی بین 7.5 وات الی 15 وات و در لپتاپ‌ها به بیش از 27 وات می‌رسد. این فناوری را می‌توان در اسمارت فون‌های آیفون 8 و آیفون ایکس (x) و MacBook سری جدید تولید کمپانی Apple مشاهده کرد.

سخت افزار لازم برای شارژ سریع

برای استفاده از تکنولوژی Fast Charging یک سری ملزومات اولیه نظیر کابل اختصاصی، انواع مدار متفاوت و همچنین تراشه‌های تعبیه شده در سیستم پردازش گوشی موبایل و شارژر احتیاج است و وجود آنها باعث می‌شود تا طی فرآیند شارژ دستگاه با استفاده از این تکنولوژی، خطرات احتمالی و همچنین میزان آسیب رسانی به باتری دستگاه به حداقل برسد و طول عمر بیشتری داشته باشد. پس برای بهره‌مندی از این تکنولوژی به دستگاهی نیاز دارید که از آن پشتیبانی کند و همچنین شارژر مخصوص با قابلیت فست شارژ داشته باشد. شاید بتوانید با استفاده از یک شارژر با تکنولوژی شارژ سریع، یک گوشی موبایل را که این تکنولوژی در آن تعریف نشده شارژ کنید اما نه به صورت شارژ سریع بلکه با سرعت یک شارژر عادی و معمولی. عوامل دیگری نظیر نوع کابل شارژر و همچنین درگاه اتصال به شارژر می‌تواند در روند بکارگیری تکنولوژی Fast Charging موثر واقع شود. باید توجه داشت که وجود هرگونه نقص در ملزومات ذکر شده می‌تواند کارکرد این تکنولوژی را مختل سازد.

آینده‌ی پیش روی فست شارژ

همانطور که ذکر شد کمپانی Qualcomm تکنولوژی Fast Charging را برای بار اول به عنوان یک پیش‌فرض برای اسمارت فون‌ها در نظر گرفته است. این کمپانی تابحال توانسته پنج ورژن از این تکنولوژی را که هریک نسبت به ورژن قبل از خود ارتقاء هایی داشته را روانه بازار کند. ورژن آجر تولید شده توسط این کمپانی quick Charge 4+ نام دارد که داری فناوری Dual Charge می‌باشد و با ایجاد سطح حرارت یکنواخت بر روی باتری دستگاه، سبب کاهش میزان آسیب پذیری و طول عمر مفید بیشتر آن می‌شود. قصد این کمپانی آن است که در ورژن‌های آینده با ایجاد تغییراتی، زمان نیاز برای شارژ دستگاه را به حداقل ممکن برساند.

احتمال خرابی باتری با تکنولوژی Fast Charging

شاید شما هم با مطالعه این مطلب به این سوال برسید که آیا ممکن است باتری دستگاه من با وجود پشتیبانی از فناوری Fast Charging آسیب ببیند؟ به طور کلی طبق نکات گفته شده عبور بیش از حد جریان از مدار سبب می‌شود انرژی گرمایی بالایی تولید شود و شاید بتوان این را از آسیب‌‌های احتمالی برای باتری بشمار آورد اما در واقع تا کنون گزارشی حاکی بر خرابی باتری به این دلیل بدست نرسیده. همچنین شاید مشاهده کرده باشید که با وجود احتمال این آسیب اما وقتی شما اسمارت فون خود را که از این تکنولوژی پشتیبانی می‌کند به شارژ می‌زنید احساس افزایش دمای باتری بیش از حد را ندارید و طبق تجارب بدست آمده این نوع باتری ها کارایی و طول عمر مفیدی برابر با باتری معمولی دارند.

نتیجه‌گیری

فناوری فست شارژ یا Fast Charging در واقع از لحاظ کارایی فقط نوع هوشمندی نسبت به استفاده از شارژرهای معمولی در باتری های لیتیم – یون دارند. برای استفاده از این تکنولوژی ختماً باید lلزومات اولیه آن که مفصلاً به آن پرداخته شد را داشته باشید و سپس با خیال راحت اسمارت فون یا هر وسیله هوشمند دیگری را که الزامات گفته شده را داشته باشد، در مدت زمان کوتاهتری فول شارژ کنید. فست شارژ تاکنون پیشرفته ترین سیستم شارژی است که توانسته تولید شود. به امید آنکه در آینده‌ای نه چندان دور شاهد تکنولوژی های بهتر نیز باشیم.