چالش‌ها و محدودیت‌های فناوری شارژ سریع در تلفن‌های هوشمند چیست؟
فناوری شارژ سریع به یکی از ویژگی‌های کلیدی تلفن‌های هوشمند موجود در بازار تبدیل شده اما مهندسان به منظور دستیابی به سرعت‌های بالا با چالش‌ها و محدودیت‌های بسیاری مواجه‌اند. در این مطلب می‌خواهیم شما را با این چالش‌ها آشنا کنیم.
تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند عاشق رقابت با یکدیگر هستند و این مسئله در زمینه مشخصات سخت‌افزاری اهمیتی مضاعف پیدا می‌کند. در دنیایی که طراحی، تجربه کاربری و کیفیت ساخت را نمی‌توان به راحتی اندازه گرفت، مشخصات سخت‌افزاری اعداد و ارقامی دارند که خیلی راحت می‌توانید آن‌ها را در کنار هم قرار داده و بگویید کدام یک از دیگری بهتر است.
به خاطر همین است که این همه رقابت بین شرکت‌ها شکل گرفته و هر کدام سعی می‌کنند هسته‌های بیشتر، رم بالاتر، باتری بزرگ‌تر یا سرعت شارژ سریع‌تری عرضه کنند. ولی افزایش سرعت شارژ همیشه به سادگی ممکن نیست و نمی‌توان صرفا شارژر قوی‌تری را داخل جعبه دستگاه قرار داد تا گوشی در زمان کمتری شارژ شود.
همان طور که به‌راحتی نمی‌توانید موتور خودروی خود را عوض کنید و بدون تغییر گیربکس، ترمز، سیستم تعلیق و سایر بخش‌ها قدرت آن را افزایش دهید، در تلفن‌های هوشمند نیز به منظور استفاده از سرعت شارژ بالاتر لازم است بهینه‌سازی‌ها و هماهنگی‌های زیادی درون سیستم دستگاه رخ دهد.
در این مطلب می‌خواهیم نگاهی به بخش‌های اصلی این پازل داشته باشیم و ببینیم که شرکت‌ها در هنگام افزایش سرعت شارژ باتری با چه موانعی روبرو هستند. با جی‌اس‌ام همراه باشید.
آداپتور شارژ تلفن‌های هوشمند یکی از مهم‌ترین عوامل در فناوری‌های شارژ سریع است. تا زمانی که از یک شارژر آداپتور مناسب استفاده نکنید، هرگز نمی‌توانید از حداکثر سرعت شارژ موبایل خود بهره‌مند شوید.
چالش اصلی در طراحی آداپتورهای مدرن فراهم‌سازی امکانی برای انتقال حجم عظیمی از انرژی به شکلی ایمن و کارآمد است. از آن‌جایی که حجم باتری‌های امروزی روزبه‌روز بیشتر می‌شود، این آداپتورها باید قدرت بیشتری داشته باشند تا سریع‌تر بتوانند باتری موبایل شما را شارژ کنند. پس شارژرهای قوی‌تر یا باید از نظر اندازه بزرگ‌تر باشند یا از نظر مداری طراحی بهینه‌تری داشته باشند. خوشبختانه حالت دوم در سال‌های اخیر پیشرفت‌های خوبی داشته است. اگر قرار بود آداپتور ۲۵ واتی گلکسی نوت ۱۰ را با طراحی آداپتور نوکیا ۳۳۱۰ بسازیم، اندازه آن شبیه یک قوطی نوشابه می‌شد.
ولی حالا که صحبت از پیشرفت‌های تکنولوژی شد، باید اشاره کنیم که طراحی آداپتورهای امروزی نسبت به آداپتورهای یک دهه گذشته بسیار پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر شده است. فرقی نمی‌کند که آداپتور موردنظر شما از چه فناوری شارژ سریعی پشتیبانی می‌کند، چون تراشه‌های اختصاصی داخل آن می‌توانند در تمام فرآیند شارژ با تلفن هوشمند شما ارتباط داشته باشند. این قابلیت به گوشی شما اجازه می‌دهد، با توجه به درصد شارژ و دمای دستگاه، مقدار انرژی موردنیاز خودش را درخواست کند. تمام این پروسه با در نظر گرفتن سرعت شارژ، کارآمدی و ایمنی انجام می‌شود.
با این حال شارژرهای بهینه و قدرتمند تا زمانی که نتوانند انرژی موردنظر خود را از طریق یک کابل مناسب منتقل کنند هیچ کاربری ندارند. با وجود این که کابل‌ها از جمله ساده‌ترین بخش‌های فناوری‌های شارژ سریع هستند، ولی اهمیت آن‌ها به اندازه سایر بخش‌های تمام فناوری‌های شارژ سریع است. چالش این بخش در پاسخ به این سوال نهفته است که سازنده می‌خواهد چه مقدار انرژی از آداپتور به موبایل منتقل شود.
انرژی یا توان مساوی است با جریان ولتاژ در واحد زمان؛ بنابراین انتقال توان بیشتر از شارژر به موبایل مستلزم افزایش ولتاژ، جریان یا هر دو است. برای مثال ۳۰ وات می‌تواند از طریق پیکربندی ۱۰ ولت و ۳ آمپری (یعنی با ولتاژ بالا و جریان پایین) یا ۵ ولت و ۶ آمپری (یعنی با ولتاژ پایین و جریان بالا) منتقل شود. در این معادله هیچ روشی غلط یا صحیح نیست، چون در هر دو حالت مسئله‌ای وجود دارد که صرفا باید حل شود.
افزایش ولتاژ اجازه می‌دهد کابل نازک‌تر و ارزان‌تر باشد. به‌علاوه، احتمال سازگاری بالاتر می‌رود تا با یک کابل شارژر بتوانید تمام دستگاه‌های الکترونیکی خود را شارژ کنید. اما وقتی صحبت از تلفن‌های هوشمند می‌شود، ولتاژهای بالا باید تا حد ۳.۲ و ۴.۲ ولت کاهش پیدا کند تا باتری با ایمنی کامل شارژ شود. این انتقالِ توان ۱۰۰ درصد بهینه نیست و بخشی از انرژی به خاطر گرما تلف می‌شود.
در حالت دوم، ولتاژ پایین در حدود ۵ ولت به راحتی توسط موبایل و باتری آن کنترل و گرمای کمتری تولید می‌شود. ولی جریان بالاتر نیازمند کابل‌های ضخیم‌تر و ویژه‌تر است. به همین دلیل سیستم Dash Charge وان پلاس فقط با کابل‌های خود این شرکت کار می‌کند. اگر از کابل‌های ناسازگار استفاده کنید، گوشی سرعت شارژ را محدود می‌کند چون نمی‌داند که کابل مربوطه توانایی کنترل این جریان بالا را دارد یا نه. گفتنی است، کابلی که توانایی کنترل این جریان بالا را نداشته باشد، در صورت مواجه شدن با حجم عظیمی از انرژی ذوب می‌شود.
ولی بزرگ‌ترین چالش موجود به خود باتری بر می‌گردد.
طراحی ناپیدای باتری‌های مدرنِ لیتیوم-یونی به خوبی ماهیت متغیر این باتری‌ها را مخفی می‌کند. اگر ویدیوهای مربوط به باتری‌هایی را دیده باشید که سوراخ شده و از خود دود و شعله متساعد می‌کنند، می‌دانید که منظورمان چیست. از یک سو، مواد شیمیاییِ شدیدا واکنش‌پذیر به این باتری‌ها اجازه می‌دهند انرژی زیادی را در خود ذخیره کنند. اما از سوی دیگر باعث می‌شوند استفاده از مدارکشی‌های ویژه به منظور جلوگیری از اتصال کوتاه، شارژ بیش از اندازه یا گرمای مفرط ضروری شود.
سرعت شارژ ایمن باتری‌های لیتیوم-یونی به شکل طراحی آن‌ها بستگی دارد. اندازه فیزیکی عاملی مهم به حساب می‌آید. باتری‌های بزرگ‌تر در کنترل سرعت‌های بالاتر بهتر عمل می‌کنند. اما اگر بخواهید بدون افزایش اندازه باتری سرعت شارژ آن را افزایش دهید، باید اندازه عناصر داخل سلول‌های باتری را بیشتر کنید که این اتفاق به کاهش ظرفیت باتری منجر می‌شود. نمونه این مسئله باتری ۵ هزار میلی آمپر ساعتی ایسوس زنفون ۶ است که از شارژ سریع ۱۸ واتی پشتیبانی می‌کند. سازندگان این گوشی می‌گویند اگر می‌خواستند سرعت شارژ این باتری را افزایش دهند، می‌توانستند نرخ آن را به ۴۰ وات برسانند، اما در آن صورت ظرفیت باتری به ۴ هزار میلی آمپر ساعت می‌رسید.
با این همه، هر چقدر هم که باتری بزرگ باشد، بیشترین سرعت شارژ تنها تا زمانی به کار می‌آید که میزان شارژ باتری به ۷۰ درصد نرسیده باشد و دمای سلول‌ها از حد مشخص شده فراتر نرود. هرچه این دو پارامتر بیشتر شود، جریان ورود به خاطر ایمنی کاهش می‌یابد.
امروزه حوادث مربوط به باتری به ندرت اتفاق می‌افتد و این مسئله به لطف دستاوردهای تکنولوژیکی بوده که ما معمولا کمتر به آن‌ها توجه می‌کنیم. این تکنولوژی‌ها شاید به اندازه نمایشگرهای OLED یا لنزهای دوربین جذاب نباشد، اما تلاشی که مهندسان برای پیشبرد توانایی‌های این بخش از تلفن‌های هوشمند ما می‌کنند بدون شک شایسته تحسین و تقدیر است.
منبع : GSM