Telefonunuzu birkaç dakika içinde şarj etme yarışına derinlemesine bir bakış
Hızlı şarjın bilimi, tarihi ve politikası…
Çok değil daha bir kaç yıl önce telefonlarımızı ertesi gün tekrar çalışabilir duruma getirmek için her gece nasıl şarj etmek zorunda kaldığımızı hatırlıyor musunuz?
Cihazları %0’dan %100’e şarj etmek neredeyse saatler sürerdi ve pil seviyesi belirli bir eşiğin altına düşerse çılgınca şarj cihazlarını arar dururduk.
Bu, son birkaç yılda bu alanda öyle şeyler oldu ki vay canına diyoruz. Bu süre zarfında, telefonları yarım saatten daha kısa bir sürede tamamen çalıştıran şarj teknolojisinin gelişimine şahit olduk.
Nostalji olması açısından size Nokia’larımızı nasıl şarj ettiğimizi hatırlatmak için aşağıdaki görseli göstermek isterim.
Ayrıca, telefonları dakikalar içinde şarj etmek ve piyasadaki en hızlı şarj teknolojisi unvanına sahip olmak için, yüzlerce watt’ı telefonlara aktarmaya çalışan şirketlerin amansız bir yarış sürdürdüğünü de görüyoruz. (Bu noktada benzer bir yarışın elektrikli otomobil şarjları içinde geçerli olduğunu söylemek isterim ama şimdiki konumuz telefonlar)
Olayın bileşenlerine baktığınızda ise, karmaşık şarj cihazları, kablolar, değişik bambaşka bir ekosistem yaratılmış durumda. Böyle bir karmaşık ortamda, Hızlı şarjı anlamak için aslında bir dizi uzman, şirketle görüşmek, detaylı araştırma yapmak gerekiyor.
Sizi kısmen bu dertten kurtarmak için, şimdi Hızlı Şarj Yarışına gelin derinlemesine birlikte bakmaya başlayalım…
Hızlı Şarj Bilimi
Bu bölümde şarj etmeyle ilgili birkaç temel noktaya yer vereceğimiz için biraz işin tekniğine girmek zorundayız ve elbette sıkıcı geliyorsa bir sonraki başlığa geçmekten çekinmeyin.
“Telefonunuzu kullanırken, elektronlar, elektrolit adı verilen bir ortam aracılığıyla pilin katodundan (negatif kutup) anoda (pozitif) doğru giden bir akış sağlar.İşlem bittiğinde piliniz %0 konumundadır ve cihazınızı kullanmaya devam etmek için bu elektronları katoda geri taşımanız gerekir. Aslında en basit anlamda Şarj İşlemi bu şekilde anlatılabilir.
Elbette ve hepimizin deneyimlediği gibi bu süreç çok zaman alabilir ve bu yüzden işleri hızlandırmak için hızlı şarj teknolojilerine ihtiyacımız var.
%0’dan %50’ye veya %0’dan %80’e hızla ulaşmak istediğiniz hızlı şarj işleminin ilk bölümünde, şarj adaptörü sabit bir amperde sabit bir akım akışı sağlar ve voltajı yavaşça artırır. Şarj sabit bir eşiğe ulaştığında ise, şarj cihazı voltajı yine sabit sabit tutar ama pil tamamen şarj olana kadar amperi yavaşça düşürür.
Telefon pillerinin 5 voltun altında (tipik olarak 3,3 volt ile 4,4 volt aralığında) çalıştığını da unutmayın. Yani teknik olarak cihazınızın pilini şarj etmek için 5 volttan fazlasına ihtiyacınız bulunmuyor.
USB Promoter Group Başkanı Brand Saunders,
Hızlı şarj standartlarının, telefonların kısa bir süre için daha fazla akım akışını kabul etmelerini sağlayarak daha hızlı şarj edilmesini kolaylaştırmak için ortaya çıktığını söyledi.
“Kablolarımız ve konektörlerimiz, masaya koyabilecekleri akım miktarıyla sınırlıydı. Bu nedenle, hala beş voltta çalışıyorsanız ve şarj döngüsünü kısaltmak için piliniz biraz daha fazla akım çekebiliyorsa ve kablonuz 1,5A veya 3A iletmekle sınırlıysa, 15W’tan fazla güç alamazsınız.”
Bu açıklamaya baktığınız zaman açıkça aradaki bileşenlerden birisinin bile belli standartların altında kalması durumunda; şarj süresi cihaz yüksek watt’lara sahip bir şarj cihazı bile olsa bir kısalmıyor.
Peki bu sorun nasıl çözülüyor?
Saunders, Kimyagerlerin bu sorunu telefon pillerini daha fazla akım alacak şekilde yeniden tasarlayarak çözdüklerini söylüyor. Qualcomm’un kıdemli ürün müdürü George Paparrizo ise, çoğu üreticinin, bunu güvenli bir şekilde elde etmek için yüksek voltajları düşük voltajlara dönüştüren bir tür bileşen olan buck regülatörleri kullandığını söylüyor.
Ancak, 45W ve üzeri şarja uyum sağlamak için şirketler, cihazlarındaki baskılı devre kartları, konektörler, dirençler ve hatta pillerin tasarımlarını yeniden düşünmek zorunda kaldılar. Birçok üretici, daha fazla voltaj ve daha hızlı şarj hızlarına uyum sağlamak için iki hücreli bir tasarıma geçmeye başladı.
Modern hızlı şarjın arkasındaki sır nedir?
Bu amaçla, bazı şirketler, şarj telefona ulaştığında akımı ikiye katlayan ve voltajı yarıya indirerek pilin hızlı bir şekilde şarj olmasını sağlayan 2’ye bölme (veya 4’e bölme) şarj pompası adı verilen bir teknik kullanıyor.
Öncelik bir telefonun şarj sisteminin, şarj cihazı ve telefon seviyesinde aynı watt değerini koruması gerekir. Yani şarj adaptörü kaynakta daha yüksek voltaj veriyorsa hızlı şarj sistemi bunu akıma çeviriyor ve telefona ulaştığında voltaj seviyesini 5V civarına getiriyor.
Örneğin, 45W’lık bir şarj cihazı, gücü korumak için kaynakta 20A veya 2,25A’da ve cihazda 5V/9A’da çalışabilir.
Paparrizo işte tam bu noktada, şirketlerin ısı sorununu karşılamak için ilgili bileşenlerin tasarımını yeniden gözden geçirmeleri gerektiğini kaydediyor. Daha yüksek güç seviyelerinde çalıştıkça ısı seviyesi artar ve cihaza ve pile zarar verme olasılığı bu nedenle yüksektir. Dolayısıyla bununla başa çıkabilecek bileşen tasarımı kesinlikle şarttır.
Hızlı şarjın tarihi
Son on yılda, birçok şarj standardı ortaya çıktı. En yaygın olanı, USB Promoter Group tarafından geliştirilen USB-PD standardı. Teknolojinin ilk yinelemesi 2012’de piyasaya sürüldü. Telefonlar için USB Mirco-B konektörünü hedefliyordu. Cihazlarda yaygın olarak kullanılan şimdiki mevcut standart, standart bir USB-C kablosuyla 60 W gücü ve tam özellikli bir USB kablosuyla 100 W gücü işleyebilen USB PD revizyon 3.0 olanına kadar geldi.
Yaklaşan USB4 standardı 240W’a kadar destekleyebilir, ancak henüz bununla uyumlu pek çok cihaz ve aksesuar yok.
Bir üreticiye özgü olmayan başka bir standart ise Qualcomm’un Hızlı Şarjıdır (QC). 2013’te ilk kez piyasaya çıktı. İlk yineleme, 2.0 kablo kullanarak şarj cihazından 1A’dan fazlasını elde etmeyi amaçlıyordu. Daha sonraki sürümler, bir akıllı telefona daha yüksek bir oranda güç sağlamaya odaklandı.
Teknoloji, son birkaç yinelemede watt açısından dev adımlar attı. İlk olarak 2017 yılında piyasaya sürülen QC4, 100W’a (USB-PD ile 27W) kadar güç kaynaklarının yolunu açarken, QC5 bundan daha yüksek watt’lı şarj cihazlarının yerini aldı.
Qualcomm’un Hızlı Şarj teknolojisinin tarihi
Paparrizo, son iki QC sürümünün, şarj telefona ulaştığında akımı ikiye katlayan ve voltajı yarıya indiren ve pilin hızlı bir şekilde şarj olmasını sağlayan 2’ye bölme şarj pompası adı verilen bir şey kullandığını ifade ediyor.
Bu standartlarda belirtilen maksimum akım kapasitesi dahil olmak üzere çeşitli sınırlamalar nedeniyle, birkaç telefon şirketi kendi protokollerini tasarlamayı seçmişti. Oppo’nun VOOC hızlı şarjı, Vivo’nun FlashCharge‘ı ve Xioami’nin HyperCharge teknolojisi bu nedenle var.
Bu firmalar aşırı hızlarda şarjı demode ettiler. Geçen yıl, Xiaomi 200W şarj teknolojisini sergiledi ve bu yıl Oppo, bir telefonu sadece birkaç dakika içinde şarj edebilecek 240W şarj teknolojisini sergiledi.
En son amiral gemisi Xiaomi 12 Pro’da şirket, cihaza 120W’lık devasa bir şarj cihazı dahil etti. Teorik olarak, bir telefonu 20 dakikadan daha kısa bir sürede %0’dan %100’e şarj edebilir.
Xioami’nin mühendis ekibi, Xiaomi’nin ilk olarak 2018’de bir şarj araştırma departmanı kurduğunu söyledi. Geçen yıl Mi Mix 4 ile 120W şarjı tanıttılar, ancak perakende paketinde uyumlu bir şarj adaptörü yoktu – ayrıca satın almanız gerekiyordu. Bu nedenle,
“Xiaomi 12 Pro, 120W şarj cihazıyla gönderilen ilk telefon. Ayrıca, bu teknolojiyi tek hücreli pil tasarımına dahil etmeyi ilk kez başardık” diyorlar.
Araştırmacılar, son birkaç yıldır Xiaomi’nin grafen pilleri de benimsediğini de belirttiyor. Onlara göre, daha iyi termal yönetime ve daha yüksek akım alımına izin veriyor – yani teorik olarak pilleri daha hızlı şarj olabiliyor.
Ayrıca bu yeni şarj teknolojisi ile telefonun sıcaklığını sürekli olarak izlemek için bir teknik kullandıklarını da söylüyorlar. Güvenlik sınırlarına yaklaşırsa, şarj cihazı aşırı ısınmayı önlemek için gücü otomatik olarak düşürüyor.
Ancak Xiaomi, telefonunuzu dakikalar içinde şarj etmek için daha fazla güç pompalama konusunda tek ve yalnız değil. Bu da bizi bu maceranın bir sonraki bölümüne getiriyor.
Hızlı şarj politikası
Son birkaç yılda birçok şirket, tüketici donanımı alanında hızlı şarj şampiyonu olma yarışına girdi. Xiaomi’nin artık 120W şarjlı ticari bir telefonu var ve 200W şarj kapasitesini tanıttığını biliyoruz. Oppo (ve bağlı şirketleri Realme ve OnePlus) bu yıl 150W şarj kapasiteli cihazları piyasaya sürecek ve telefonu yaklaşık 9 dakikada şarj edebilecek 240W şarj kapasitesi sergiledi.
Tüketiciler için dakikalar içinde şarj olabilen bir telefona sahip olmak harika, ancak iddia edilen hızlara ulaşmak için şirketin tescilli şarj aletini ve kablosunu kullanmanız gerekecek. Bunlardan herhangi biri hasar görürse veya kaybolursa, tam olarak bu aksesuarları şirketten satın almanız gerekecek.
Yani bu şekilde sizi kendi sistemlerine bağlıyorlar demek.
Bu duruma en iyi yakın örnek olarak, Hindistan’da çok sayıda OnePlus müşterisinin şirketin bu hızlı şarj kablolarını almakta zorlandıklarından şikayet etmesinin çok ayyuka çıkmasını gösterebilirim.
Mevcut bu şarj adaptörlerinin büyük ve seyahat için yanınızda götürmek için pekte uygun olmadığı da bilindiği için bir çok tüketici şarj için daha uzun süre beklemeyi tercih edebilir.
Bu sorunu çözmek için hem USB standardını koruyan kuruluş olan USB-IF hem de Qualcomm, telefonlar için ortak şarj standartları olarak USB-PD ve QC’yi tanıtmaya çalıştı. Bu, cihazlar arasında kullanabileceğiniz standart bir şarj cihazı ve kablo satın alabileceğiniz ve benzer şarj hızlarına sahip olabileceğiniz anlamına geliyor.
Ama bu plan tam olarak iyi gitmedi. Yalnızca Apple, Google ve Samsung gibi birkaç satıcı USB-PD’yi sürekli olarak desteklediler. Diğer üreticiler hem USB-PD’yi hem de QC’yi destekleyebilir veya desteklemeyebilir, ancak emin olmak için her seferinde bir cihazın özelliklerini kontrol etmeniz gerekiyor. Ayrıca Apple ve Samsung’un şarj cihazlarını “sözüm ona çevre dostu oldukları için” paketlerden çıkardıklarını da biliyoruz.
Bu durum aslında, USB-PD şarjını destekleyen ve uyumlu kablo tipine sahip bir şarj ünitesine sahip olan tüketiciler için işe yarıyor. Her tüketici için geçerli bir durum değil yani ve bir markadan diğerine geçiyorsanız, destekleyici bir kombinasyona her zaman sahip olmayabilirsiniz.
Fransız telefon analiz ve test şirketi DxOMark tarafından sağlanan bir grafik, öngörülen kablo + şarj adaptörü kombinasyonunu kullanmazsanız pazarlanan şarj hızlarını nasıl elde edemeyeceğinizi açıklıyor. (Şirket dışı bir şarj cihazı kullanmak size pazarlanan şarj hızını sağlamaz.)
Bu nedenle, çoğu telefon için kullanıma hazır bir kablo işe yaramayabilir.
Pil güvenliği ve uzun ömür konusunda da hala endişeler var. USB-IF Başkanı ve COO’su Jeffrey Ravencraft, yüksek voltajlı hızlı şarj teknolojisinin cihazlarımız için iyi olduğunu düşünmüyor:
“Artık pile altı amper koyabilirler, değil mi? Bu ne yapar? Pilin daha hızlı şarj olmasını sağlar, ancak pil üzerinde termal etkisi de vardır. Tabii ki, piller, hücrelere potansiyel olarak zarar vermeden önce yalnızca çok fazla termal enerjiyi işleyebilir.”
Bununla birlikte, konuşulan diğer uzmanlar, pil teknolojisinin şarj için yüksek wattları kaldıracak kadar gelişmiş olduğunu söylüyor. Ancak bunun çoğunun ürün pazarlamasıyla ve en hızlı şarj teknolojisine sahip şirket olma yarışıyla ilgili olduğunu da kabul ediyorlar.
Nubia Red Magic 7 Pro, 135W hızlı şarjı destekler
Peki buna kimin ihtiyacı var? esas soru bu. Bir çok endüstri insanı için telefonlarının 9 dakika yerine 15 dakika içinde 0’dan %100’e şarj olması GERÇEKTEN önemli değil. Onlara bu kesinlikle çok hızlı eskiyecek bir pazarlama hilesi gibi geliyor.
Son bir kaç yılda ise bileşenlerin de tıpkı akıllı telefonlar gibi pahalı hale geldiğini görüyoruz. Bu nedenle, hızlı şarj için özel donanım yapmak, bir cihazı çok daha pahalı hale getirebilir.
Özetle, hızlı şarjı anlamak önemli..Bu yarışın basit bir yarış olmadığı, ünvan ve tüketiciyi kendine bağlamak gibi şirketler için ulvi bir amacının da olduğunu görmemiz gerekiyor. Tüketici elbette cihazlarının hemen çalışabilir duruma gelmesini isteyecektir ama aynı tüketici daha uygun ve daha yaygın ve kendisine zarar vermeyecek teknolojiyi de isteyecektir. Teknoloji şirketleri bu durumu kesinlikle göze almak zorundadır.
