Τι είναι τα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης

Σε μια καθημερινότητα που η συνεχής χρήση του κινητού είναι κάτι παραπάνω από επιβεβλημένη, θέλουμε τα κινητά μας να είναι φορτισμένα όπου και να είμαστε, η φόρτιση να είναι μια σύντομη διαδικασία και οι μπαταρίες των συσκευών μας να μην θέλουν άλλαγμα κάθε ένα χρόνο! Αυτό εξασφαλίζουν τα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης που αναπτύσονται τα τελευταία χρόνια.

Τι είναι Τα Πρωτόκολλα Γρήγορης Φόρτισης?

Η φόρτιση μιας μπαταρίας σε κινητό πολλές φορές είναι ταχύτατη με υψηλές τιμές τάσης και έντασης ηλεκτρικού ρεύματος.  Υπάρχουν όμως φυσικοί περιορισμοί που μειώνουν αυτές τις δυνατότητες. 

Τα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης αναγνωρίζουν όμως αυτούς τους περιορισμούς. Διαβάζουν την ισχύ του τούβλου φόρτισης και της μέγιστης έντασης ρεύματος που μπορεί να δεχθεί η θύρα του κινητού και στέλνουν ρεύμα με τις μέγιστες δυνατές τιμές. 

Τα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης στην ουσία αξιοποιούν πλήρως τις προδιαγραφές της μπαταρίας και του φορτιστή. Λαμβάνοντας υπόψη τα απαραίτητα μέτρα ασφαλείας, τροφοδοτούν την συσκευή σου στο μέγιστο δυνατό. 

Αυτοί οι φυσικοί περιορισμοί είναι κυρίως οι αυξομειώσεις της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος. Τα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης αξιοποιούν το “τσιπ ελέγχου”, το οποίο λειτουργεί διαμέσου των πρωτοκόλλων φόρτισης. Κάθε φορά το τσιπ αυτό προσδιορίζει την κατάλληλη ένταση ρεύματος που πρέπει να εφαρμόσει κάποιος στη συσκευή. 

Σε ένα γενικότερο πλαίσιο, τα πρωτόκολλα φόρτισης καθορίζουν την ταχύτητα με την οποία τα ιόντα και τα ηλεκτρόνια ρέουν ανάμεσα στους πόλους της μπαταρίας.  

Είδη Πρωτοκόλλων Γρήγορης Φόρτισης

 Ιδιωτικά Πρωτόκολλα Γρήγορης Φόρτισης

Αρχικά, τα ιδιωτικά πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης προσπαθούν να πετύχουν τη μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα φόρτισης μιας συσκευής κινητής τηλεφωνίας. Ιδιωτικά πρωτόκολλα έχουν πολλές γνωστές εταιρίες παραγωγής κινητών τηλεφώνων.

Χαρακτηριστικότερα παραδείγματα αποτελούν:  

  • Της Huawei (FCP και SCP) 
  • Της Samsung (AFC και SFC)
  • Της Xiaomi (Mi Supercharge Turbo και Xiaomi Supercharge)
  • Της OPPO (VOOC και SuperVOOC)
  • Της Apple (USB Power Delivery Fast Charging)

Η Huawei έχει πρωτόκολλα που χωρίζονται σε γρήγορης (Fast Charge Protocol-FCP) και πολύ γρήγορης φόρτισης (Super Charge Protocol-SCP). Και τα δύο πρωτόκολλα έχουν βάση την αρχή της υψηλής τάσης ηλεκτρικού ρεύματος, με το FCP να φτάνει σε επίπεδα ισχύος που φτάνουν τα 18 Watt, ενώ το SCP φτάνει στα 40 Watt. Για αυτό το λόγο το FCP περιορίζεται αποκλειστικά για οικιακή χρήση. 

H Samsung με τη σειρά της έχει λανσάρει στην αγορά τα πρωτόκολλα φόρτισης με τις ονομασίες Adaptive Fast Charging (AFC) και Super Fast Charging (SFC). Το AFC, όπως δηλώνει και το όνομα του, προσαρμόζεται στις εκάστοτε ανάγκες φόρτισης και είναι σε θέση να σταματήσει την φόρτιση ενός κινητού για να υπάρχει η μέγιστη ενεργειακή απόδοση. Αντίθετα, το SFC καλύπτει ανάγκες που φτάνουν και τα 25 Watt.

Με τη σειρά της, η Xiaomi ανέπτυξε και αυτή πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης, που ονομάζονται Mi Supercharge Turbo και το Xiaomi Supercharge. To Xiaomi Supercharge είναι η βελτιωμένη έκδοση του Mi Supercharge Turbo και έχει μέγιστη ισχύ στα 120 Watt. Μπορεί μάλιστα να φορτίσει ένα κινητό με συμβατική μπαταρία μόλις σε  17 λεπτά.

Η OPPO ξεχώρισε στην αγορά των πρωτοκόλλων γρήγορης φόρτισης όταν λάνσαρε τα πρωτόκολλα VOOC και SuperVOOC. Τα συγκεκριμένα θεωρούνται από τα καλύτερα της αγοράς. Το SuperVOOC πρωτόκολλο μπορεί να λειτουργήσει με ισχύ που φτάνει είτε τα 150 είτε τα 240 Watt. Με την ισχύ των 240 Watt είναι σε θέση να φορτίσει ένα κινητό σε μόλις 9 λεπτά.

Επιπλέον, η Apple ακολουθούσε για χρόνια συμβατικά πρωτόκολλα φόρτισης, σαν το APPLE 2.4A με μέγιστη ισχύ τα 12 Watt. Το 2017 ανακοίνωσε την ενσωμάτωση του πρωτοκόλλου USB Power Delivery Fast Charging (PD Fast Charging). Το συγκεκριμένο πρωτόκολλο δεν είναι ακριβώς ιδιωτικό, αλλά ανήκει και στα δημόσια πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης που έχουν καθολική ισχύ.

Πιο συγκεκριμένα, ο PD πρωτόκολλο είναι συμβατό με τα περισσότερα iPhones, ενώ βρίσκει εφαρμογή και για φόρτιση σε tablets και υπολογιστές. Η μέγιστη τάση ηλεκτρικού ρεύματος που μπορεί να δουλέψει είναι στα 20 V, ενώ η αντίστοιχη ισχύς ανέρχεται στα 100 W.

Βέβαια, το μεγαλύτερο μειονέκτημα του PD πρωτοκόλλου είναι ότι δεν εμφανίζει συμβατότητα με τα υπόλοιπα smartphones. Για αυτό το λόγο παραμένει πιο δημοφιλές (ακόμα τουλάχιστον) το δημόσιο πρωτόκολλο γρήγορης φόρτισης Qualcomm’s Quick Charge.

Δημόσια Πρωτόκολλα Γρήγορης Φόρτισης

Τα ιδιωτικά πρωτόκολλα είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά σε ορισμένες περιπτώσεις, αλλά δεν έχουν καθολική εφαρμογή. Καθολική  εφαρμογή έχει όμως το Qualcomm’s Quick Charge, που ανήκει στα λεγόμενα δημόσια πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης. Τα κυριότερα δημόσια πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης είναι τα εξής: 

  • To Qualcomm’s Quick Charge και 
  • Το MediaTek’s Pump Express

To Qualcomm’s Quick Charge είναι το πιο γνωστό δημόσιο πρωτόκολλο γρήγορης φόρτισης. Λειτουργεί με βάση την αρχή ότι μια μεγάλη τάση ηλεκτρικού ρεύματος προκαλεί και γρήγορη φόρτιση. Το συγκεκριμένο δημόσιο πρωτόκολλο γρήγορης φόρτισης λανσαρίστηκε πρώτη φορά στην αγορά το 2013.

Το Qualcomm’s Quick Charge είναι εξαιρετικά δημοφιλές ανάμεσα σε διάφορους χρήστες. Οι λόγοι που συμβαίνει αυτό είναι οι εξής:

  • Είναι συμβατό με όλα τα είδη USB και υποστηρίζεται σε όλα τα smartphones που υποστηρίζουν το Android.
  • Η λειτουργία του δημόσιου αυτού πρωτοκόλλου γρήγορης φόρτισης στηρίζεται στην αρχή της υψηλής τάσης του ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό βοηθάει στην εκτεταμένη οικιακή χρήση του πρωτοκόλλου αυτού.

Το πιο ανεπτυγμένο αυτή τη στιγμή πρωτόκολλο Qualcomm Quick Charge είναι η έκδοση 5.0. Η συγκεκριμένη έκδοση είναι 10 φορές ταχύτερη από την πρώτη έκδοση και χρειάζεται μόνο 5 λεπτά για να φορτίσει στο μισό μια απλή μπαταρία κινητού.

Επίσης, το MediaTek’s Pump Express είναι ένα δημόσιο πρωτόκολλο γρήγορης φόρτισης που ακόμα δεν έχει προτιμηθεί εκτεταμένα από τους παρασκευαστές smartphones ανά τον κόσμο.

Κάποια Βασικά Χαρακτηριστικά Των Πρωτοκόλλων Γρήγορης Φόρτισης

Λοιπόν, όλοι οι φορτιστές συνδέονται με τα κινητά με τα λεγόμενα καλώδια USB. Τα USB έχουν πολύ καλά προκαθορισμένα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης Οι πιο συχνοί τύποι USB που υπάρχουν είναι οι εξής: 1.0, 2.0, 3.0, 3.1, 3.2 και 4.0.

Μάλιστα, οι δύο τελευταίοι τύποι (USB 3.2 και 4.0) χρησιμοποιούνται κατά κόρον σύμφωνα με τις επιταγές των πρωτοκόλλων γρήγορης φόρτισης. Οι τύποι αυτοί USB φέρουν μεγαλύτερη τάση ηλεκτρικού ρεύματος από το κανονικό.

Γενικότερα, τα USB που χρησιμοποιούνται στα πλαίσια των πρωτοκόλλων μπορούν να φτάσουν και σε μέγιστη τάση ρεύματος 48 Volt. Με βάση όμως τις τεχνικές δυσκολίες, που αναφέρθηκαν παραπάνω, η φόρτιση πραγματοποιείται με τάση 20 Volt και ένταση 5 Amber.

(Λίγο background) Αρχές Λειτουργίας Μπαταριών και Φόρτισης

Αυτή η ενότητα θα σου χρειαστεί αν έννοιες όπως Qualcomm Quick Charge και Power Delivery Fast Charging σου είναι άγνωστες. Η τεχνολογία των πρωτοκόλλων γρήγορης φόρτισης βασίζεται τόσο σε αυτές όσο και στις βασικές αρχές της φόρτισης, τις οποίες και θα δούμε παρακάτω…

Οι μπαταρίες των κινητών αποτελούνται από τα λεγόμενα κελιά, τα οποία περιέχουν δύο ηλεκτρόδια στις άκρες τους και στη μέση του κελιού τον ηλεκτρολύτη. Το βασικό έργο που πρέπει να επιτελεί ο ηλεκτρολύτης είναι να επιτρέπει την μεταφορά των ηλεκτρονίων και των θετικά φορτισμένων ιόντων που παράγονται εντός των κελιών.

Επιπλέον, τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα και παράγονται στο ηλεκτρόδιο που ονομάζεται άνοδος. Στις περισσότερες μπαταρίες βρίσκεται στην άνοδο το μέταλλο λίθιο. Αυτό βοηθάει με την μεταφορά ηλεκτρονίων προς το άλλο άκρο του ηλεκτροδίου, την κάθοδο.

Πως φορτίζουν τα κινητά

Στις μπαταρίες των κινητών στην κάθοδο υπάρχουν τα θετικά φορτισμένα ιόντα. Η κίνηση των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων επιφέρει την μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική και με αυτό τον τρόπο μπορεί να φορτιστούν και να εκφορτιστούν τα κινητά.

Κατά τη διάρκεια της φόρτισης, γίνονται όλες οι απαραίτητες χημικές αντιδράσεις και υπάρχει συσσώρευση πλεονάσματος χημικής ενέργειας. 

Το πλεόνασμα αυτό της χημικής ενέργειας, φέρνει μεγάλη αύξηση στη τάση και στην ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος. Υψηλή τάση του ηλεκτρικού ρεύματος σημαίνει ότι περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια κυκλοφορεί στο χώρο σε μια καθορισμένη στιγμή. Υψηλή ένταση σημαίνει ότι περισσότερα ηλεκτρόνια διαπερνούν έναν χώρο σε καθορισμένη χρονική στιγμή.

Και η τάση και η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι μεγέθη ανάλογα και οι υψηλές τους τιμές είναι η βασική αρχή λειτουργίας πίσω από τα πρωτόκολλα γρήγορης φόρτισης.