İçerik

• Hızlı şarj standartları açıklandı
• USB Güç Teslimatı
• Qualcomm Hızlı Şarj
• Diğer standartlar
• Lityum-iyon pili hızlı şarj etme
• Yüksek voltajda hızlı şarj?
• Neden daha yüksek voltajlar kullanılmalı?
• Sarmak
• İlgili

Hızlı şarj, bugünün telefonlarında mutlaka bulunması gereken bir özelliktir. Pillerimizin yoğun günlerde dolmasını sağlar. Ancak, farklı şirketlerden farklı standartlar vardır. Bazıları yalnızca belirli kablolar ve şarj cihazlarıyla çalışır, bazıları ise daha yüksek voltaj kullanır. Her şey biraz kafa karıştırıcı olabilir, bu yüzden bunu anlamak için buradayız.

Kısaca, hızlı şarj, kapasitesini daha hızlı doldurmak için aküye gönderilen akımı arttırır. Temel USB özelliği yalnızca 2,5 watt (W) için 5 volt (V) kullanarak yalnızca 0,5 amper (A) akım gönderir. Hızlı şarj teknolojileri bu rakamları artırıyor. Huawei’nin 10V / 4A SuperCharge’ı 40W üretiyor ve Samsung’un en yeni Adaptive Fast Charging ürünü 15W meyve suyu üretiyor. Bazı Çinli şirketler bile 100W'a kadar çıkabilen şarj teknolojilerine sahiptir. Tüm hızlı şarj servisleri ortak bir temayı paylaşır - daha fazla güç.

Bu sadece temel bakış açısı. Bir bataryanın gerçekte nasıl şarj olduğu daha karmaşıktır. Buna başlamadan önce, tüm bu hızlı şarj standartları arasındaki farkları daha ayrıntılı olarak inceleyelim.

Hızlı şarj standartları açıklandı

USB Güç Teslimatı

USB Güç Teslimatı (USB-PD), 2012 yılında USB-IF tarafından yayınlanan resmi hızlı şarj özelliğidir. Üreticisi gerekli devreleri ve yazılımı içermesi koşuluyla standart, bir USB bağlantı noktasına sahip herhangi bir cihaz tarafından kullanılabilir. Tüm hızlı şarj standartlarında olduğu gibi, USB-PD, şarj cihazı ve telefon arasında iletişim kurmak için bir veri protokolü uygular. Bu, hem şarj cihazı hem de el cihazı için tolere edilebilir maksimum güç dağıtımını görüşür.

USB Güç Dağıtımı, 100W çıkış gücüne kadar temel USB şarj hızlarını artırır. Mevcut güç miktarı, farklı voltajlarda çalışan farklı güç değerlerine ayrılır. 7.5W + ve 15W + modları telefonlar için en iyisidir, 27W ve üzeri dizüstü bilgisayarlar ve diğer yüksek güçlü aygıtlar içindir. Standart ayrıca, telefonunuzun diğer çevre birimlerini şarj etmesini sağlayan iki yönlü gücü de destekler.

Google’ın Pixel serisi, resmi Güç Teslimatı özelliğini kullanmaktadır ve teknoloji bugün amiral gemisi akıllı telefonların büyük çoğunluğunda desteklenmektedir. Apple ayrıca standardı iPhone 8, iPhone X, iPhone XS ve en yeni MacBook'larda da uygular. Bununla birlikte, birçok şirket kendi tescilli şarj standartlarını kutudan çıkarmayı tercih eder.

Qualcomm Hızlı Şarj

Qualcomm’un tescilli Hızlı Şarj teknolojisi, bir zamanlar USB Güç Teslimatından önce hızlı şarj etmeyi popülerleştirdiği için akıllı telefon endüstrisinde varsayılan standart olmuştur. Hızlı Şarj'ın en son 4.0+ sürümü Power Delivery ile uyumludur, daha hızlı şarj hızları ve daha geniş bir destek yelpazesi sunar.

Hızlı Şarj, Qualcomm’un Snapdragon işlemcilerinde bulunan isteğe bağlı bir özelliktir. Dolayısıyla, bir telefonun bir Qualcomm yongası olması, Hızlı Şarj uyumlu olduğu anlamına gelmez. Buna rağmen, LG V40, Xiaomi Mi 9, Samsung Galaxy Note 9, HTC U12 Plus ve diğerleri de dahil olmak üzere çok çeşitli telefonlarda Hızlı Şarj desteği bulunuyor. Ayrıca, standardın popülerliğinden dolayı, geniş bir eski şarj cihazı ekosistemi ve üçüncü parti aksesuarları da var.

Diğer standartlar

Akıllı telefon ekosisteminde, birçok model yukarıdaki daha yaygın standartlardan ziyade şirket içi teknolojileri kullanır. Bununla birlikte, bu standartların sadece birkaçı gerçekten tescillidir. Birçoğu, farklı bir marka adı altında yeniden paketlenen ya da teknolojiye yönelik bazı özel düzenlemelere sahip olan Güç Teslimatı ya da Hızlı Şarj'dır - Samsung’un Adaptive Charging ve Motorola’nın Turbo Charging teknolojileri

Oppo’nun VOOC’sı ve Huawei’nin SuperCharge’ı gibi diğerleri oldukça farklı çalışıyor. Bunlar, voltajı artırmak yerine yüksek güç şarjı için akım miktarını büyük ölçüde arttırır. Bu tescilli teknolojilerin şarj hızları, yıllar içinde büyük ölçüde artmıştır; SuperCharge, Super VOCC ve OnePlus’ın WarpCharge 30’u, pazardaki en hızlı bazılarıdır. İşte en yaygın teknolojilerden bazılarının yan yana yığılması.

Birden fazla standardı desteklemek veya en azından farklı hızlı şarj yöntemleriyle bir miktar uyumluluk sağlamak mümkündür. Ne yazık ki, bu, farklı şarj cihazlarına ve hatta farklı kablolara sahip telefonları kullanırken alacağınız tam şarj hızları konusunda çok fazla tahmin edilemezliğe yol açıyor.

Birkaç telefonu test ettikten sonra, kullanılan şarj cihazına ve kabloya bağlı olarak, her bir telefonun ne kadar güç kullandığı konusunda geniş bir değişiklik bulduk. En iyi sonuçlar tipik olarak, kutuda verilen kablo ve şarj cihazını el cihazınızla kullanarak elde edilir.

Lityum-iyon pili hızlı şarj etme

Artık standartlara uyduğumuza göre, şarj işleminin gerçekten bir bataryanın şarj döngüsünü ne kadar hızlandıracağına bakalım. Akıllı telefonlarda ve diğer elektronik cihazlarda kullanılan lityum iyon piller, doğrusal bir şekilde şarj olmaz. Şarj işlemi iki ayrı aşamaya bölünür.

Birincisi, artan voltaj veya sabit akım fazıdır. Akü voltajı, 2V kadar düşük bir sürede, şarj ettikçe yaklaşık 4,2V'lık bir tepe noktasına ulaşır. Bu, tam bataryaya bağlı olarak değişir. Batarya, bu aşamada en yüksek tepe akımını çeker, bu da batarya voltajı yükselene kadar sabit kalır.

Gerilim daha sonra sabitleşir ve akım düşmeye başlar. Bu noktanın ötesinde şarj olan bataryalar daha az akım çeker ve bu nedenle daha yavaş şarj olur. Bu yüzden telefonunuzun ilk yüzde 50 veya yüzde 60'ı oldukça daha hızlı şarj oluyor.

Batarya şarjı iki aşamada gerçekleşir. Yükselen voltaj / sabit akım ve sabit voltaj / düşen akım. İlk faz, yüksek akım hızlı şarj için uygundur.

Hızlı şarj teknolojileri, sabit akım aşamasından yararlanır. Aküye maksimum voltajına ulaşmadan önce mümkün olduğu kadar fazla akım pompalamak. Bu nedenle, hızlı şarj teknolojileri, piliniz yüzde 50'nin altında olduğunda, ancak yüzde 80'i geçtiğinizde etkisinin çok az olması durumunda en etkilidir. Bu arada, sürekli akım şarjı, bataryanın uzun süreli sağlığına en az zarar veren dönemdir. Isı ile birlikte daha yüksek sabit voltaj pil ömrüne zararlıdır.

Son olarak, bataryaya geçen voltaj ve akım miktarı telefonun içindeki bir şarj kontrol devresi ile kontrol edilir. Sıcaklık ve voltaj sensörleriyle birleştiğinde, kontrol cihazı akünün şarj hızını ve uzun süreli sağlığını optimize etmek için akım miktarını yönetebilir.

Yüksek voltajda hızlı şarj?

Bazılarınız burada belirgin bir sorun görmüş olabilir. Lityum-iyon aküler 3 ila 4.2V arasında tipik bir gerilime sahipse, daha yüksek gerilim şarj cihazları kullanmak tehlikeli olmaz mı?

Normalde durum böyle olur, ancak akıllı telefon devreleri gerilimi azaltır ve akımı yükseltir. Bu, aktarılan güç miktarını aynı tutar (P = IV), ancak gerilimi doğru aralığa taşır. Ve hayır, hızlı şarj kabloları AC voltaj dönüşümü yapmaz. Şarj cihazının arkasına bakarsanız, küçük kesikli DC akım simgesini ⎓ görebileceksiniz. USB her zaman bir DC güç dağıtım sistemidir.

Yüksek voltajlı hızlı şarj devreleri, bir frekans çevirici olarak da bilinen bir switch-mode step-down güç kaynağı kullanır. Bu devre yüksek bir DC voltajı alır ve daha düşük bir DC voltajına dönüştürür. İdeal olarak, “şarj pompası” özellikleri sayesinde akımı ters miktarla da arttırır. Temelde çok fazla akımlı bir kapasitör şarj etmek için giriş voltajını değiştiren bir anahtardır.

Bu karmaşık görünüyor, ancak sağdaki grafikleri takip edin. Yüksek giriş gerilimi, Vin'den bir PWM sinyali oluşturmak için açılır ve kapanır. Bu, indüktör L üzerinden kondansatör Cout'e yüksek bir “pompalama” akımı indükler. Yükte (akü) yüksek akım ve düşük ortalama voltaj (Vout) görüyoruz.

10V / 1A'dan 5V'a düşürmek ideal olarak dönüştürücüden sonra 2A akım verir. Gerçek dünyada, bu dönüşümlerle ilişkili her zaman bir miktar kayıp vardır (tipik olarak bunlar yüzde 90'ın üzerindedir), ısı olarak yayılırlar. Anahtarlamalı güç kaynakları aynı zamanda doğrusal bir regülatörden daha az enerji harcarlar.

Neden daha yüksek voltajlar kullanılmalı?

Yüksek voltaj kullanmanın iki ana nedeni vardır. İlk olarak, anahtar modu güç kaynakları, ısı dağıtımı yoluyla voltajları azaltan doğrusal regülatörlerden daha verimlidir. Bu, telefonlarımızı ve bataryalarını serin tutmak için özellikle önemlidir.

İkincisi, özellikle daha uzun olanlar olmak üzere, USB kablolarındaki güç kaybıyla ilgilidir. Kablo uzunluğu gibi bir direnç, içinden geçen akıma dayanan bir voltajı düşürür (Ohm yasası V = IR). Aynı gücü daha yüksek bir voltaj ve daha düşük akım kullanarak iletmek, kablo uzunluğu boyunca daha az güç kaybeder. Bu daha verimli ve ana elektrik şebekesinin neden 5V değil de yüzlerce volt olduğu.

Bununla birlikte, takas, paranın dönüştürücülerinin doğrusal regülatörlerden daha hali hazırda akım sınırında olmasıdır. Maksimum çıkış gücü, transistörlerin güç özelliklerine ek olarak indüktör boyutuna, kapasitöre ve voltaj dalgalanmasına ve anahtarlama frekansına bağlıdır. Daha geleneksel bir lineer voltaj regülatörü ile çok yüksek akımlara ulaşmak mümkündür. Bu nedenle Huawei ve OPPO'dakiler gibi düşük voltajlı 5V hızlı şarj teknolojilerinden bazılarının Qualcomm ve Samsung'un yüksek voltajlı kova anahtarlama versiyonlarından daha fazla toplam güç sunmasının nedeni budur.

MediaTek’in en yeni Pump Express teknolojisi, hem şalter moduna hem de lineer regülatör şarjına yardımcı olur.

Yukarıdaki şemada MediaTek’in PumpExpress 3.0 ve 4.0’ının 5A’a kadar şarj akımına nasıl ulaştığını gösterdiği görülmektedir. Bir 5A kablosu bağlıysa, teknolojisi daha yüksek bir akım sağlamak için geleneksel anahtarlama şarj cihazını atlar. Bu durumda, devre, Vbus şarj voltajını maksimum verimlilik için yükselterek ve düşürerek veri hatları üzerinde gerekli voltaj ile görüşür.

Sarmak

Hızlı şarj, her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan bir dizi farklı olası teknolojiyi kapsar. Bu, kısmen şirketlerin şarjı hızlandırmak ve pil ömrünü en üst düzeye çıkarmak için kendi yaklaşımlarını benimsemeleri nedeniyle pazarda çok fazla farklı standartların bulunmasının nedenidir.

Birkaç nesil önce, yüksek voltaj şarjı norm haline geldi ve şimdi teknolojiler hızları daha da artırmak için düşük kontrollü voltajlar ve yüksek akımlar uyguluyorlar. Ancak, bu daha kalın kablolar gerektirir ve başka bir uyumluluk baş ağrısı ekler.

USB Güç Dağıtımı zaten oldukça yaygın olarak kabul görmüştür. Muhtemelen ileriye dönük tüm USB şarj standartlarının bel kemiğini oluşturacak, ancak şirketlerin bu evrensel standardı destekleme konusunda daha da hızlı çözümleri deneyeceklerini göreceğiz.

İlgili

• Hızlı şarj pilli en iyi telefonlar
• İşte en iyi Samsung Galaxy şarj cihazları
• Hızlı Şarj 3.0 açıkladı: bilmeniz gerekenler
• En hızlı şarj kabloları - hangisi sizin için en iyisidir?
• Muhtemelen inandığınız 6 batarya efsanesi
• Android batarya boşaltma sorunlarını gidermek ve batarya ömrünü uzatmak için nasıl
• En iyi pil ömrüne sahip Android akıllı telefonlar
• Kablosuz şarj özelliğine sahip en iyi telefonlar
•  Pil ömrünü en yükseğe çıkarmak için şarj alışkanlıkları
• En iyi kablosuz şarj cihazları - seçenekleriniz neler?