الشحن السريع هو عنصر أساسي في الهواتف الذكية اليوم.
فإنه يحافظ على شحن البطارية سريعاً ومع ذلك ، هناك مجموعة متنوعة من المعايير المختلفة من شركات مختلفة.
بعض من تكنولوجيا الشحن السريع يعمل فقط مع كابلات وشواحن محددة ، بينما يعمل البعض الآخر مع فولت كهربائي أعلى.
ولذلك يمكن أن يكون الأمر مربكًا بعض الشيء ، لذلك نحن هنا لفهم هذا.
كيف يعمل الشحن السريع وما هي التقنيات المستخدمة للشحن
♦ باختصار ، إن الشحن السريع يزيد من التيار الكهربائي المرسل إلى البطارية لملئها بشكل أسرع.
المواصفات الأساسية والعادية لأي USB ترسل فقط 0.5 أمبير (A) من التيار باستخدام 5 فولت (V) لـ 2.5 واط (W) فقط.
♦ أما تقنيات الشحن السريع تعزز هذه الأرقام:
- تقنية الشحن السريع SuperCharge شركة هواوي 5V / 5A تنتج 25 واط.
- أما تقنية الشحن السريع “Adaptive Fast Charging” من سامسونج 9V / 1.7A من تنتج 15 واط.
فنلاحظ أن جميع خدمات الشحن السريع تشترك في موضوع مشترك وهو المزيد من الطاقة.
هذا هو مجرد نظرة عامة أساسية. إن كيفية شحن البطارية في الواقع أكثر تعقيدًا. قبل أن نصل إلى ذلك ، فلنلق نظرة على الاختلافات بين كل معايير الشحن السريع هذه بمزيد من التفاصيل.
أنواع ومعايير الشحن السريع المتوفرة في الأسواق
معيار USB Power Delivery
معيار (USB Power Delivery (USB-PD هي مواصفات الشحن السريع الرسمية التي تم نشرها بواسطة USB-IF في عام 2012.
يمكن استخدام هذا المعيار من قبل أي جهاز إلكتروني مزود بمنفذ USB ، بشرط أن توفر الشركة المصنعة الدوائر الكهربية والبرمجيات اللازمة في هذا الجهاز ليعمل بشكل جيد مع تقنية الشحن السريع.
تمامًا مثل جميع معايير الشحن السريع ، ينفذ USB-PD بروتوكول معين للتواصل بين الشاحن والهاتف. ويقوم بالتفاوض على الحد الأقصى لتوصيل الطاقة المسموح به لكل من الشاحن والهاتف.
يزيد معيار USB Power Delivery سرعة شحن USB الأساسية لتصل إلى 100W من طاقة الإخراج.
يتم تقسيم كمية الطاقة المتوفرة إلى تقييمات مختلفة للطاقة ، والتي تعمل بجهود وفولتات مختلفة.
تعد أوضاع 7.5W + و 15W + هي الأفضل للهواتف ، في حين أن 27W أو أعلى لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الأخرى ذات الطاقة العالية.
يدعم المعيار أيضًا الطاقة ثنائية الاتجاه “bi-directional power” ، مما يمكّن هاتفك من شحن الأجهزة الأخرى.
تستخدم سلسلة هواتف Pixel من Google مواصفات Power Delivery الرسمية.
كما تقوم Apple بتنفيذ المعايير نفسها في أجهزة iPhone 8 و iPhone X وأحدث أجهزة MacBook.
وايَا العديد من الشركات تفضل معايير الشحن الخاصة بها.
معيار Qualcomm Quick Charge
كانت تقنية Quick Charge الخاصة بشركة Qualcomm معيارًا افتراضيًا في صناعة الهواتف الذكية ، نظرًا لأنها قامت بتقديم تقنية الشحن السريع قبل معيار USB Power Delivery.
النسخة الأأحدث من الشحن السريع وهي 4.0+ من Quick Charge متوافقة تماماً مع USB Power Delivery ، مما يسمح بسرعات شحن أسرع ونطاق أوسع من الدعم.
Quick Charge هي ميزة اختيارية متاحة مع معالجات Snapdragon من Qualcomm.
لذلك لا يعني وجود هاتف بشريحة Qualcomm أنه متوافق مع Quick Charge. وعلى الرغم من ذلك ،
فإن مجموعة كبيرة من الهواتف تتميز بدعم Quick Charge ، بما في ذلك LG V30 و LG G7 و Samsung Galaxy Note 9 و HTC U12 Plus وغير ذلك الكثير.
ويتوفر أيضًا أجهزة الشحن القديمة وملحقات الشحن والكابلات اللازمة والتي تتوافق مع هذه المواصفات الخاصة بشركة Qualcomm نظرًا لشهرة هذه المواصفات القياسية.
معايير أخرى
♦ في النظام البيئي للهواتف الذكية ، تستخدم العديد من الهواتف وشركات تصنيعها تقنيات داخلية خاصة بالشركة المصنعة بدلاً من المعايير الأكثر شمولاً وشهره المذكورة أعلاه.
ومع ذلك ، هناك عدد قليل فقط من هذه المعايير مملوكة حقًا. العديد منها ما هو إلا عبارة عن Power Delivery أو Quick Charge ولكن تم إعادة تجميعها تحت اسم علامة تجارية مختلفة ،
أو تعرضت لبعض التعديلات المحدّدة على التقنية مثل تقنية الشحن السريع من سامسونج “Samsung’s Adaptive Charging” أو من شركة موتورولا “Motorola’s Turbo Charging technologies”
♦ بينما تعمل تقنيات اخرى مثل تقنية VOOC في Oppo و SuperCharge من Huawei بطريقة مختلفة تمامًا.
وهي زيادة كبيرة في كمية التيار لشحن الطاقة العالية بدلا من زيادة الجهد (الفولت).
إليك بعض تقنيات الشحن السريع الأكثر شيوعًا جنبًا إلى جنب:
من الممكن دعم معايير متعددة أو على الأقل ضمان التوافق مع طرق ومعايير الشحن السريع المختلفة المذكوره اعلاه.
للأسف ، يؤدي هذا إلى الكثير من عدم القدرة على التنبؤ بسرعات الشحن الدقيقة التي ستتلقاها عند استخدام الهواتف مع أجهزة شحن مختلفة وحتى كابلات مختلفة (غير الكابلات والشواحن المرفقة مع الهاتف).
بعد اختبار العديد من الهواتف ، وجدنا تغيير كبيرًا في مقدار الطاقة التي يتم الحصول عليها من خلال كل هاتف ،
واعتمادًا على الشاحن والكابل المستخدم يتم تحقيق أفضل النتائج عادةً عن طريق استخدام الكابل والشاحن المرفقين في العلبة مع الهاتف نفسه
.
كيف تتم عملية الشحن السريع لبطارية ليثيوم أيون Lithium-ion
الآن بعد أن تناولنا المعايير ، دعونا نتعمق في مدى سرعة الشحن الفعلي في تسريع دورة شحن البطارية.
لا يتم شحن بطاريات Lithium-ion المستخدمة داخل الهواتف الذكية وغيرها من الأدوات الإلكترونية بطريقة ثايتة ولكن يتم تقسيم دورة الشحن إلى مرحلتين متميزتين.
الأولى هي زيادة الجهد (الفولت) أو مرحلة التيار الثابت. يزداد ضغط البطارية بشكل ثابت من أدنى مستوى يصل إلى 2 فولت ليصل إلى قمته حول 4.2V وهذا يختلف باختلاف البطارية بالتأكيد.
تكون البطارية في أعلى قمة للتيار خلال هذه المرحلة والتي تظل ثابتة حتى تصل ذروة جهد البطارية.
ثم يصبح الجهد ثابتًا ويبدأ التيار في الانخفاض. تستهلك البطاريات التي تشحن بعد هذه النقطة تيارًا أقل وبالتالي يتم شحنها ببطء. وهذا هو السبب في أن أول 50 أو 60 بالمائة من هاتفك تشحن بشكل أسرع.
تقوم تقنيات الشحن السريع باستغلال مرحلة التيار الثابت حيث تقوم بضخ أكبر قدر ممكن من التيار إلى البطارية قبل أن تصل إلى ذروة الجهد.
لذلك ، تكون تقنيات الشحن السريع أكثر فاعلية عندما تكون بطاريتك أقل من 50 في المائة ، لكن يكون لها تأثير بسيط أو لا تأثير يذكر عند مرور 80 في المائة.
وبالمناسبة ، يمثل مرحلة الشحن عن طريق التيار الثابت أقل فترة ضارة على صحة البطارية على المدى الطويل.
أما الجهد العالي المستمر إلى جانب الحرارة ، يضر بعمر البطارية.
وأخيرًا ، يتم التحكم في مقدار الجهد والتيار الذي يتم تمريره إلى البطارية عبر دائرة تحكم في الشحن داخل الهاتف.
إلى جانب أجهزة استشعار درجة الحرارة والجهد ، تستطيع وحدة التحكم إدارة مقدار التيار لتحسين سرعة شحن البطارية وصحتها على المدى الطويل.
يشمل الشحن السريع مجموعة من التقنيات الممكنة المختلفة ، لكل منها مزاياها وعيوبها.
ويعود ذلك جزئيًا إلى وجود العديد من المعايير المختلفة في السوق ، حيث تتخذ الشركات أساليبها الخاصة لتسريع الشحن وزيادة عمر البطارية إلى الحد الأقصى.
قبل بضعة أجيال ، أصبح شحن الفولتية العالية هو القاعدة ، والآن تقوم التقنيات بتطبيق الفولتية الخاضعة للرقابة المنخفضة والتيارات العالية لزيادة السرعة إلى أبعد من ذلك. ومع ذلك ، فإن هذا يتطلب كابلات أكثر سمكا.
تم بالفعل اعتماد USB Power Delivery على نطاق واسع حتى الآن. ومن المرجح أن يشكل العمود الفقري لجميع معايير الشحن عن طؤيق USB من الان فصاعدا ،
على الرغم من أننا سوف نرى الشركات على الأرجح تقوم بأختبار طرقها الخاصة في شحن البطاريات بشكل أسرع من المعيار العالمي.
