İşlemciler. RAM. Ekranlar. Milyonlarca insanın akıllı telefon satın alma kararları verirken göz önüne aldıkları şeyler. Ancak son yıllarda bir başka faktör yavaş yavaş ön plana çıkıyor: hızlı şarj. Kim telefonunun saatler yerine birkaç dakika içinde şarj olmasını istemez?
Ancak iş bu kadar basit değil. Şarj standartları, kimyanın ve fiziğin karmaşık bir karışımı olup, bunların her birinin kendi kısıtlamaları ve kötü olduğu söylenen uyumsuzlukları vardır. Telefon üreticileri olayın daha da kötüye gitmemesi için, basit bileşenlerde bulunan kafa karıştırıcı noktaları düzeltme eğilimindeler. Piyasadaki en popüler kablosuz şarj standartlarına ilişkin rehberimizde, onları en temel seviyeden başlayıp ele alacağız.
Hızlı şarj nasıl çalışır?
Konuyu dağıtmadan temel bilgilerle başlayalım. Her akıllı telefonda bir pil bulunur ve her pil, gücü neredeyse aynı şekilde sunar.
İki elektrottan (bir pozitif ve bir negatif) ve bir elektrolitten oluşan hücreler, bileşikleri yeni maddelere dönüştüren reaksiyonları kolaylaştırırlar. Zamanla elektrotlarda iyonlar (çok az veya çok elektronlu atomlar) oluşur, bunlar pilin negatif dış terminaline bir elektron akışı sağlarlar ve telefonunuza elektrik yükü tedarik ederler.
Şarj edilemeyen pillerde, bu kimyasal reaksiyonlar yalnızca bir kez oluşur. Ancak akıllı telefonları besleyen şarj edilebilir lityum iyon pillerde reaksiyonlar “geri dönüşümlüdür”. Pil boşaldığında kimyasal reaksiyon elektrik üretir ve pil şarj olduğunda kimyasal reaksiyonlar enerjiyi emer.
Böylece pillerin nasıl şarj edildiğini ve boşaldığını gördük. Ancak, şarjın ne kadar hızlı çalıştığını anlamak için şarj denetleyicisi olarak adlandırılan bir şey hakkında biraz bilgi sahibi olmalısınız.
Şimdi volt, amper ve watt’lardan bahsedeceğimiz için bu bilgileri biraz tazeleyelim. Volt, gerilim ölçüsüdür, amper akımın bir ölçüsüdür ve watt elektrik gücünün bir ölçüsüdür. Ortak bir benzetme bahçe hortumudur: Voltlar hortumdaki su basıncına eşdeğerdir; akım, akış hızına eşdeğerdir; ve watt, ağızdan fışkırma hacmine eşdeğerdir. Burada watt, volt ve amper”in çarpımıdır – volt (V) kere amper (A) watt”a eşittir (W).
Akıllı telefon pilleri, üzerinden bir akım geçtiğinde şarj olur. Daha büyük akım ve daha yüksek gerilimler pilleri daha hızlı şarj eder, ancak alabilecekleri şeylerin bir sınırı vardır. Şarj denetleyicisi (IC), akımdaki tehlikeli ani yükselmelere karşı korur.
Denetleyici çip, pilden geçen genel elektriği düzenler. Genel olarak, lityum iyon denetleyicileri, pilin hücre akımı ve voltajını ölçerek ve ardından akan akımı ayarlayarak, akünün şarj edildiği akımı (amper olarak) belirler. Bazıları, giriş voltajını değiştirmek için bir DC-DC dönüştürücü kullanırken, akımı yukarı veya aşağı doğru değiştirmek için de şarj girişi ile akü terminali arasındaki direnci ayarlayan daha üst sınıf entegre devreler kullanır.
Şarj denetleyicisinin çektiği akım değeri genellikle telefonun yazılımı tarafından belirlenir.
USB şarj standartları
90’lı yılların başlarından itibaren Palm Pilot’u hâlâ kullanılabiliyorsa, bunun nedeni akıllı telefonunun USB kablosuyla şarj edilmesidir. Bunun gerçekten iyi bir nedeni var: USB kablolarının günümüzde bulunması nispeten kolay olmasının yanı sıra, USB’nin USB Güç Dağıtımı Spesifikasyonu olarak adlandırılan ve gerçekten iyi tanımlanmış bir şarj standardı bulunmaktadır.
USB Implementers Forumu, USB tanımlamasının her biri için bir tane olmak üzere toplamda dört çeşidini tanımlar: USB 1.0, 2.0, 3.0 ve 3.1. Tipik bir USB 1.0 ve 2.0 fişi, 5V/0.5A’ye (2.5W) kadar çıkabilir.
Tipik bir telefonun şarj hızı budur ve çok fazla bir güce sahip değildir. USB’den 2A’da şarj eden bir iPhone 5V x 2A = 10W kullanıyor. Ortalama normal bir lamba, buna kıyasla yaklaşık 40W güç çeker. USB 3.0 portları 5V / 0,9A (4,5W) kadardır.
Yeni akıllı telefonlarda bulunan USB-C, tamamen farklı bir tür. Teknik olarak USB 2.0 spesifikasyonunu taşıyabilir, ancak çoğu üretici potansiyel olarak daha yüksek bir gerilim sağlayabilen USB 3.1’i tercih etmektedir.
Birçok USB 3.1 cihazı, maksimum 20V / 5A (100W) güç çıkışı olan USB Güç Dağıtımı (USB-PD) spesifikasyonunun avantajını kullanıyor. Akıllı telefonlar o kadar fazla güç çekmez; üreticiler genelde daha düşük bir amper ile (3A gibi) idare ederler, ancak bu MacBook Pro ve Google Chromebook Pixel gibi USB-C dizüstü bilgisayarları için bir avantajdır.
Biraz karmaşık olan, özellikle şarj için bir USB bağlantı noktasından çekilen güçle ilgilenen Pil Şarjı Spesifikasyonu’dur. En son spesifikasyon, Rev 1.1, üç farklı güç kaynağını tanımlıyor: Standart akım portu (SDP), şarj akımı portu (CDP) ve özel şarj portu (DCP). Modern akıllı telefonlardaki, diz üstü bilgisayarlardaki ve diğer donanımdaki CDP, 1.5A’ya kadar güç tedariği sağlayabilir.
Tam uyumlu akıllı telefonlar ve şarj cihazları, USB 2.0 ve BC1.1 sınırlarına uyarlar, ancak tüm telefonlar ve şarj cihazları uyumlu değildir. Bu nedenle, genel olarak, akıllı telefonlar her zaman en düşük şarj hızına tabidir.
USB spesifikasyonları, resmi bir açıklamadan çok kılavuza benziyor. Qualcomm”un Quick Charge”ı ve Samsung’un Adaptive Fast Charging”i gibi hızlı şarj standartları, USB spesifikasyonunun voltaj parametrelerini aşar, ancak bu amaca yönelik bir durum – bu nedenle telefonunuz birkaç saat yerine birkaç dakika içinde şarj edilebiliyor.