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.
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.
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.
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.
