واقعاً شارژ سریع چقدر کار می کند

 شارژ سریع در گوشی های امروزی از ویژگی های ضروری است. باتری های ما را در طول روزهای شلوغ بالا نگه می دارد. با این حال ، انواع مختلفی از استانداردهای مختلف از شرکت های مختلف وجود دارد. برخی فقط با کابل ها و شارژرهای خاص کار می کنند ، در حالی که برخی دیگر از ولتاژ بالاتر استفاده می کنند. ممکن است همه چیز کمی گیج کننده باشد ، بنابراین ما برای درک این موضوع اینجا هستیم.

ادامه مطلب

افزایش شارژ سریع: چگونه 2020 نحوه شارژ مجدد تلفن های خود را تغییر داد

به طور خلاصه ، شارژ سریع جریان ارسالی به باتری را افزایش می دهد تا ظرفیت آن سریعتر پر شود. مشخصات اساسی USB فقط 0.5 آمپر (A) جریان را با استفاده از 5 ولت (V) فقط برای 2.5 وات (W) ارسال می کند. فناوری های شارژ سریع این ارقام را تقویت می کنند. Huawei 10V / 4A SuperCharge 40W تولید می کند و جدیدترین Adaptive Fast Charging سامسونگ 15W آب میوه تولید می کند. برخی از شرکت های چینی حتی از فناوری های شارژ که می توانند تا 100 وات برسند نیز لاف می زنند . همه سرویس های شارژ سریع یک موضوع مشترک دارند - قدرت بیشتر.

این فقط یک مرور کلی است. نحوه شارژ شدن باتری در واقع پیچیده تر است. قبل از اینکه به این موضوع بپردازیم ، بیایید تفاوت بین همه این استانداردهای شارژ سریع را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

استانداردهای شارژ سریع توضیح داده شده است

تحویل برق USB

USB Power Delivery  (USB-PD) مشخصات رسمی شارژ سریع است که توسط USB-IF در سال 2012 منتشر شده است. این استاندارد را می توان برای هر دستگاهی با پورت USB استفاده کرد ، به شرط اینکه سازنده آن مدار و نرم افزار لازم را داشته باشد. درست مثل همه استانداردهای شارژ سریع ، USB-PD یک پروتکل داده را برای برقراری ارتباط بین شارژر و تلفن پیاده سازی می کند. این مذاکره حداکثر قدرت تحمل را برای شارژر و گوشی ارائه می دهد.

مربوط

تحویل برق USB توضیح داده شده است

تحویل برق USB سرعت اصلی شارژ USB را برای حداکثر 100 وات خروجی افزایش می دهد. مقدار توان موجود به رده بندی های مختلف تقسیم می شود که در ولتاژهای مختلف کار می کنند. حالت های 7.5W + و 15W + برای تلفن ها بهترین است ، در حالی که 27W به بالا برای لپ تاپ ها و سایر دستگاه های با قدرت بالاتر است. این استاندارد همچنین از قدرت دو جهته پشتیبانی می کند و تلفن شما را قادر می سازد سایر وسایل جانبی را شارژ کند.

خروجی برق

(ولتاژ و جریان عملیاتی) 0.5 - 15 وات 15 - 27 وات 27 - 45 وات 45 - 60 وات 60 - 100 وات

5 ولت 0.1 - 3.0A 3.0 آمپر (کلاهک 15 وات) 3.0 آمپر (کلاهک 15 وات) 3.0 آمپر (کلاهک 15 وات) 3.0 آمپر (کلاهک 15 وات)

9 ولت 1.67 - 3.0A 3.0 آمپر (کلاهک 27 وات) 3.0 آمپر (کلاهک 27 وات) 3.0 آمپر (کلاهک 27 وات)

15 ولت 1.8 - 3.0A 3.0 آمپر (درپوش 45 وات) 3.0 آمپر (درپوش 45 وات)

20 ولت 2.25 - 3.0A 3.0 - 5.0A

سری Pixel گوگل از مشخصات رسمی Power Delivery بهره می برد و امروزه این فناوری در اکثر قریب به اتفاق گوشی های هوشمند پرچمدار پشتیبانی می شود. اپل همچنین این استاندارد را در آیفون 8 ، آیفون X ، آیفون XS و جدیدترین مک بوک ها پیاده سازی می کند . با این حال ، بسیاری از شرکت ها استانداردهای اختصاصی شارژ خود را خارج از جعبه ترجیح می دهند.

شارژ سریع کوالکام

فناوری انحصاری شارژ سریع کوالکام زمانی استاندارد پیش فرض در صنعت گوشی های هوشمند بود که شارژ سریع را قبل از تحویل برق USB رواج می داد. آخرین نسخه 4.0+ نسخه شارژ سریع با Power Delivery سازگار است و امکان شارژ سریعتر و پشتیبانی گسترده تر را فراهم می کند.

  ولتاژها حداکثر جریان حداکثر قدرت

شارژ سریع 1.0 5 ولت 2A 10 وات

شارژ سریع 2.0 5/9/12 ولت 3A 18 وات

شارژ سریع 3.0 3.6 - 20 ولت (افزایش 200 میلی ولت) 2.5 / 4.6A 18 وات

شارژ سریع 4.0+ 3.6 - 20 ولت (افزایش 200 میلی ولت) حالت QC

5 / 9V USB-PD حالت 2.5 / 4.6A QC Mode

3A حالت USB-PD حالت 18W QC حالت

27W USB-PD

Quick Charge یک ویژگی اختیاری است که با پردازنده های Snapdragon کوالکام در دسترس است. بنابراین فقط داشتن تراشه کوالکام در تلفن به معنای سازگاری با Quick Charge نیست. حتی در این صورت ، طیف گسترده ای از تلفن ها از پشتیبانی شارژ سریع پشتیبانی می کنند ، از جمله LG V40 ، Xiaomi Mi 9 ، Samsung Galaxy Note 9 ، HTC U12 Plus و بسیاری دیگر. همچنین به دلیل محبوبیت استاندارد ، اکوسیستم گسترده ای از شارژرهای قدیمی و لوازم جانبی شخص ثالث وجود دارد.

یک دانگل شارژ میزان جریان ورودی به یک گوشی هوشمند کاملاً شارژ شده را نشان می دهد

استفاده از تلفن باعث افزایش کشش جریان می شود و باعث ایجاد یک چرخه کوچک در باتری می شود.

سایر استانداردها

در اکوسیستم گوشی های هوشمند ، بسیاری از مدل ها از فناوری های داخلی استفاده می کنند تا استانداردهای همه جا حاضر در بالا. با این حال ، فقط تعدادی از این استانداردها واقعاً اختصاصی هستند. بسیاری از آنها فقط Power Delivery یا Quick Charge هستند که با نام تجاری دیگری بسته بندی می شوند و یا تغییرات خاصی در این فناوری وجود دارد - شارژ تطبیقی ​​سامسونگ و فن آوری شارژ توربو موتورولا به ذهن خطور می کنند.

انتخاب سردبیر

Qualcomm Quick Charge vs Oppo VOOC vs MediaTek PumpExpress + vs Motorola TurboPower در مقابل دیگران (به روز شده)

کارهایی دیگر مانند Oppo's VOOC و Huawei SuperCharge کاملا متفاوت عمل می کنند. اینها به جای افزایش ولتاژ ، مقدار جریان را برای شارژ زیاد افزایش می دهند. سرعت شارژ این فناوری های انحصاری در طول سال ها بسیار افزایش یافته است ، به طوری که SuperCharge ، Super VOCC و OnePlus ' WarpCharge 30 از سریعترین بازار هستند. در اینجا چگونگی جمع شدن برخی از رایج ترین فناوری ها در کنار هم قرار گرفته است.

فناوری شارژ پورت USB 2.0 پورت USB 3.0 شارژر سریع تطبیقی ​​سامسونگ Oppo Super VOOC OnePlus WarpCharge 30 Huawei SuperCharge 2.0 MediaTek PumpExpress 4.0

(USB-PD) Motorola TurboPower 30

(USB-PD)

حداکثر قدرت 2.5 وات 7.5 وات 15 وات 50 وات

(VOOC 25 وات بود) 30 وات 40 وات 25 وات 28.5 وات

ولتاژ 5 ولت 5 ولت 5 ولت / 9 ولت 5 ولت 5 ولت 5/9/10 ولت 3 ولت - 6 ولت

(10-20 میلی ولت در هر مرحله) 5/9/12 ولت

جاری 0.5A 0.9 / 1.5A 2 / 1.67A 10A 6A 2/2 / 4A 5A 5.7 / 2.85 / 2.15A

پشتیبانی از چندین استاندارد یا حداقل اطمینان از سازگاری با روشهای مختلف شارژ سریع امکان پذیر است. متأسفانه ، این امر منجر به غیرقابل پیش بینی بودن بسیاری در مورد سرعت دقیق شارژ دریافتی هنگام استفاده از تلفن هایی با شارژر متفاوت و حتی کابل های مختلف می شود.

پس از آزمایش چندین تلفن ، بسته به شارژر و کابل استفاده شده ، تفاوت گسترده ای در میزان برق مصرفی هر تلفن پیدا کردیم. بهترین نتایج معمولاً با استفاده از کابل و شارژر ارائه شده در جعبه با گوشی شما حاصل می شود.

نحوه شارژ سریع باتری لیتیوم یون

اکنون که استانداردها را رعایت کردیم ، بیایید بررسی کنیم که در واقع چقدر شارژ سریع باعث افزایش سرعت شارژ باتری می شود. باتری های لیتیوم یونی که در داخل تلفن های هوشمند و سایر ابزارهای الکترونیکی به کار رفته به صورت خطی شارژ نمی شوند. چرخه شارژ به دو مرحله مشخص تقسیم می شود.

اولین ولتاژ در حال افزایش یا فاز جریان ثابت است. ولتاژ باتری به طور مرتب از شارژ شدن از 2 ولت تا حداکثر حدود 4.2 ولت افزایش می یابد. این بستگی به باتری دقیق دارد. باتری در این مرحله بالاترین جریان پیک را می کشد که تا اوج رسیدن ولتاژ باتری ثابت می ماند.

ولتاژ سپس ثابت می شود و جریان شروع به سقوط می کند. باتری هایی که فراتر از این نقطه شارژ می شوند جریان کمتری مصرف می کنند و بنابراین شارژ آنها کندتر می شود. به همین دلیل است که 50 یا 60 درصد اول تلفن شما بسیار سریعتر شارژ می شود.

نمودار ولتاژهای شارژ باتریولتاژ پایین باتری به طولانی شدن ظرفیت در طول زمان کمک می کند. سبز: شارژ ولتاژ پایین برای اولین بار ~ 65٪. زرد: شروع ولتاژ ثابت. قرمز: مدت طولانی شارژ ولتاژ بالا برای 15٪ گذشته.

دانشگاه باتری

شارژ باتری در دو مرحله انجام می شود. ولتاژ در حال افزایش / جریان ثابت و ولتاژ ثابت / جریان در حال سقوط. فاز اول برای شارژ سریع با جریان بالا مناسب است.

فناوری های شارژ سریع از فاز جریان ثابت سو استفاده می کنند. قبل از رسیدن به حداکثر ولتاژ ، تا آنجا که ممکن است جریان را به داخل پمپ کنید. بنابراین ، فناوری های شارژ سریع در مواقعی که باتری شما کمتر از 50 درصد پر باشد ، بسیار مثر هستند ، اما با گذشت 80 درصد از آن ، هیچ تأثیری ندارد. اتفاقاً شارژ جریان ثابت کمترین ضرر برای سلامتی طولانی مدت باتری است. ولتاژ ثابت بالاتر ، همراه با گرما ، برای عمر باتری مضر است.

در آخر ، میزان ولتاژ و جریان منتقل شده به باتری از طریق مدار کنترل کننده شارژ داخل گوشی کنترل می شود. همراه با سنسورهای دما و ولتاژ ، کنترل کننده می تواند میزان جریان را برای بهینه سازی سرعت شارژ باتری و سلامت طولانی مدت کنترل کند.

مقالات مرتبط

بررسی واقعیت: آیا ظرفیت باتری گوشی های هوشمند در حال رشد است یا ثابت می ماند؟

احتمالاً 6 افسانه باتری رایج را باور دارید

شارژ سریع در ولتاژ بالا؟

برخی از شما ممکن است یک مسئله آشکار را اینجا مشاهده کرده باشید. اگر باتری های لیتیوم یون ولتاژ معمولی حدود 3 تا 4.2 ولت دارند ، استفاده از شارژرهای ولتاژ بالاتر خطرناک نیست؟

معمولاً این مورد وجود دارد ، اما مدارهای تلفن هوشمند ولتاژ را پایین آورده و بالا می روند. این مقدار انتقال برق را همان مقدار نگه می دارد (P = IV) اما ولتاژ را به محدوده صحیح منتقل می کند. و نه ، کابل های شارژ سریع تبدیل ولتاژ AC را انجام نمی دهند. اگر به پشت شارژر نگاه کنید ، می توانید نماد جریان کم جریان DC little را ردیابی کنید. USB همیشه یک سیستم تحویل برق DC است.

در مدارهای شارژ سریع ولتاژ بالا از منبع تغذیه پایین آورنده حالت سوئیچ استفاده می شود که به اینورتر باک نیز معروف است. این مدار ولتاژ DC زیادی را گرفته و آن را به ولتاژ DC پایین تری تبدیل می کند. در حالت ایده آل ، به لطف ویژگی های "پمپ شارژ" جریان آن را در مقدار معکوس ضرب می کند. این اساساً یک سوئیچ است که ولتاژ ورودی را شارژ می کند تا یک خازن با جریان زیاد شارژ شود.

نمودار توپولوژی مبدل باک و شکل موجاین پیچیده به نظر می رسد ، اما اساساً ولتاژ ورودی برای ایجاد سیگنال PWM خاموش و روشن می شود. این باعث القای جریان "پمپاژ" زیاد از طریق القا L. L. هنگام فیلتر می شود ، پس از صاف شدن سیگنال PWM ، جریان زیاد و ولتاژ خروجی کمتری دریافت می کنیم.

آنالوگ

به نظر پیچیده است ، اما نمودارهای سمت راست را دنبال کنید. ولتاژ ورودی بالا برای ایجاد سیگنال PWM از Vin خاموش و روشن می شود. این یک جریان "پمپاژ" بالا از طریق سلف L را به خازن Cout القا می کند. در هنگام بار (باتری) شاهد یک جریان زیاد و ولتاژ متوسط ​​کم (Vout) هستیم.

پایین آمدن از 10 ولت / 1 آمپر به 5 ولت پس از مبدل در حالت ایده آل جریان 2 آمپر تولید می کند. در دنیای واقعی ، همیشه مقداری ضرر در ارتباط با این تبدیل ها وجود دارد (که معمولاً اینها بیش از 90 درصد کارآیی دارند) که به صورت گرما پراکنده می شوند. منابع تغذیه حالت سوئیچ نیز معمولاً انرژی کمتری نسبت به یک تنظیم کننده خطی هدر می دهند.

چرا از ولتاژهای بالاتر استفاده کنیم؟

استفاده از ولتاژهای بالاتر دو دلیل عمده دارد. اول ، منابع تغذیه حالت سوئیچ نسبت به تنظیم کننده های خطی که ولتاژها را از طریق اتلاف گرما کاهش می دهند ، کارآمدتر هستند. این امر به ویژه برای خنک نگه داشتن تلفن ها و باتری های آنها بسیار مهم است.

مورد دوم مربوط به اتلاف برق از طریق کابل های USB ، به ویژه کابل های طولانی تر است. یک مقاومت ، مانند طول سیم ، ولتاژ را بر اساس جریانی که از آن عبور می کند ، کاهش می دهد (قانون اهم V = IR). انتقال همان قدرت با استفاده از ولتاژ بالاتر و جریان کمتر ، در طول کابل برق کمتری را از دست می دهد. این کارآمدتر است و چرا شبکه اصلی صدها ولت است و 5 ولت نیست.

با این حال ، معامله این است که مبدل های باک با سرعت بیشتری نسبت به تنظیم کننده های خطی محدود می شوند. حداکثر توان خروجی علاوه بر توانایی های ترانزیستورها ، به اندازه سلف ، خازن و ولتاژ و همچنین فرکانس سوئیچینگ بستگی دارد. تنها رسیدن به جریانهای بسیار زیاد از طریق تنظیم کننده ولتاژ خطی سنتی امکان پذیر است. به همین دلیل است که برخی از فن آوری های شارژ سریع 5 ولت ولتاژ پایین ، مانند فناوری های هواوی و OPPO ، کل انرژی بیشتری نسبت به نسخه های سوئیچ باک ولتاژ بالاتر کوالکام و سامسونگ دارند.

نمودار بای پس پمپ Express MediaTekآخرین فناوری Pump Express مدیاتک هم حالت سوئیچ و هم شارژ تنظیم کننده خطی را برآورده می کند.

مدیاتک

جدیدترین فناوری Pump Express مدیاتک هم حالت تعویض و هم شارژ رگولاتور خطی را برآورده می کند.

نمودار بالا نشان می دهد که چگونه PumpExpress 3.0 و 4.0 MediaTek قادر به رسیدن به حداکثر 5A جریان شارژ است. اگر کابل 5A متصل باشد ، فناوری آن شارژر سوئیچینگ معمولی را دور می زند تا جریان بیشتری را فعال کند. در این حالت ، مدار با ولتاژ مورد نیاز روی خطوط داده مذاکره می کند ، ولتاژ شارژ Vbus را برای حداکثر کارایی بالا و پایین می کند.

داش شارژ

بسته شدن

شارژ سریع شامل طیف وسیعی از فناوری های مختلف ممکن است که هرکدام موافقان و مخالفان خاص خود را دارند. به همین دلیل است که بسیاری از استانداردهای مختلف در بازار وجود دارد ، زیرا شرکتها برای سرعت بخشیدن به شارژ و حداکثر دوام باتری رویکردهای خود را دنبال می کنند.

چند نسل پیش ، شارژ ولتاژ بالا به یک قاعده تبدیل شده بود و اکنون فن آوری ها ولتاژهای کنترل شده پایین تر و جریان های بالا را برای افزایش سرعت بیشتر اعمال می کنند. با این حال ، این کابلهای ضخیم تر را ضروری می کند و سردرد دیگری را برای سازگاری ایجاد می کند.

تحویل برق USB در حال حاضر کاملاً پذیرفته شده است. این احتمالاً ستون فقرات تمام استانداردهای شارژ USB در حال توسعه را تشکیل خواهد داد ، اگرچه احتمالاً شاهد آزمایش شرکت هایی با پشتیبانی از این استاندارد جهانی با راه حل های سریع تر خود نیز خواهیم بود.