Hızlı şarj teknolojileri nasıl çalışıyor? PD ve QC arasındaki fark ne?

Hızlı şarj teknolojileri hayatımızdaki her alanda yerini almayı başardı. Her türlü teknolojik cihaz içerisine yerleştirilen hızlı şarj sistemleri sayesinde cihazlarımızı kullanmak için çok daha az sürelerde bekliyoruz. Peki, nedir bu hızlı şarj? Power Delivery ve Quick Charge sistemleri arasındaki farklar neler?

İlginizi çekebilir: Realme X50 Youth kamera özellikleri belli oldu.

Telefonlarımız, tabletlerimiz, bilgisayarlarımız ve dahası taşınabilir olmak amacıyla içerilerinde çeşitli büyüklüklerde bataryalar barındırırlar. Batarya veya pil adını verdiğimiz bu elektrik depolama sisteminin içerisinde aslında çok da karmaşık olmayan bir yapı bulunuyor. Hızlı şarjdan bahsetmeden önce bu cihazlar nasıl şarj oluyor? Ne oluyor da şarjımız %100’e oluşuyor. Önce bundan bahsedelim.

Bataryalar nasıl çalışır?

Bataryaların içerisinde hücre adı verilen yapıda iki elektrot bulunur. Bunlardan birisi artı birisi eksi olarak konumlandırılır. Eksi kutupta bulunan elektrottan, elektronlar elektrik akışını sağlamak amacıyla artı kutba doğru kısa bir yolculuğa çıkarlar. Bu yolculuk sonunda telefonunuza akım ulaşır ve şarj işlemi başlar.

Şarj edilemeyen piller için bu kimyasal reaksiyon tek aşamalı olduğu gibi, elektronik eşyalarımızda bulunan lithium-ion piller bu işlemi defalarca yapmayı sürdürürler.

Peki hızlı şarj nedir? Bu cihazlar nasıl daha hızlı şarj oluyorlar?

Az önce kısaca şarj teknolojileri nasıl işliyor biraz bahsettim. Ama esas konumuz olan hızlı şarjın nasıl işlediğiydi. Hızlı şarjın nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için bazı terimlere hakim olmamız gerekiyor. Bu terimlerden ilki Volt, elektrik akımında yer alan enerji yükünün birimsel olarak karşılığıdır. Akım üzerindeki gerilimi belirtir ve “V” işareti ile gösterilir.

Amper ise elektrik devresi üzerinden geçen akımının ne kadar hızlı geçtiğini bizlere gösterir. Watt ise bu devrenin bize birim zamanda ne kadar güç harcadığını aktaran ölçü sistemidir. Bu terimler daha da basitleştirelim. Bir bahçe hortumunuz olduğunu düşünelim. Volt, hortuma gelen su basıncını, akım akış hızını, Watt miktarı ise suyun çıktığı kısımın hacmiyle doğru orantılı denebilir. Yani, matematiksel olarak değerlendirdiğimizde “Volt x Amper’in Watt değerine” işaret etmesi gerekiyor.

Bir cihazı var olandan daha hızlı şarj etmek için daha fazla voltaj vermek o cihaza gelen akımı da etkiler ve böylece ortaya daha hızlı bir iletim sistemi çıkar. Fakat voltajın da belli limitleri mevcuttur. Akıllı telefonlarda gördüğümüz esas teknoloji işte bu limitleri kırmayı hedefliyor. Şarj sistemlerinde “IC” adını verdiğimiz devre kontrolleri yer alır. Bu kontrolör akımın değişimini kontrol eder ve fazla akımı engellerler.

Bu denetleyici yonga hücrelere giren akışı ve çıkışı regüle ederek elektrik akımını belli aralıklarla düzenler. Genel olarak konuşmak gerekirse, lithium-ion pillerde yer alan kontrolör, pilin hücre akımını ve voltajını ölçer. Pilin şarj ettiği akımı böylelikle tanımlamış olur. Entegre devre kartları ise akım hızını, şarj cihazı ile pil arasındaki direnci ayarlar. Devre kartları genellikle yonga setlerine entegre olarak gelir.

Şarj kontrolörünün çektiği toplam akım, telefonun yazılımı tarafından belirlenir ve yazılımsal olarak sınırlandırılabilir.

USB şarj standartları nelerdir? Rakamlar neyi ifade eder?

Günümüzde standartlaşan ve çoğu elektronik eşyanının giriş tipi olarak bilinen USB 3.0 standartıdır. Peki ne kadar akım çekebilir. İleride bu standartta neler değişecek, nasıl gelişecek? USB 1.0 ve USB 2.0 çıkış itibarıyla 5V voltaj ve 0.5 amper akım ile toplam 2.5 Watt akım değerine ulaşıyordu. USB 3.0 ile işler değişti ve akım değerlerine 0.9 amper akım de eklendi böylece toplam Watt değerimiz 4.5 Watt’a çıkmayı başardı. Ama hala yeterli değildi. Yakın zamanda hayatımıza giren USB 3.1 (USB-C + USB-PD) standartı işleri kökten değiştirdi.

Karşımıza 0.5A/0.9A/1.5A/3A/5A gibi geniş bir akım çizelgesi oluşturan toplamda 100 Watt akım çekebilen bir tablo ortaya çıkmış oldu. Bu sistem aynı zamanda hızlı şarj teknolojilerimizin hayatımıza girmesini de sağlamış oldu.

Akıllı telefonlar, genellikle hat üzerinden yüksek akım çekmezler. Üreticiler, ortalama amper değerini düşük tercih ederler (3A). Type-C portu kullanan Macbook ve ChromeBook cihazlar için nimettir. Şarj özelliklerine göre CDP (Aşağı Akış Bağlantı Noktası) adını verdiğimiz sistemle 1.5A’e kadar güç sağlanabilir.

Normal şartlarda varsayalın voltaj parametreleri bulunuyor belirttiğim gibi. Fakat Samsung’un Adaptif Hızlı Şarj Teknolojisi ve Qualcoom’un Quick Charge sistemleri USB spesifikasyonlarını aşıyor. Ancak bu standartları aşmaları bizim telefonlarımızı dakikalar içinde şarj etmemizi sağlıyor.

USB PD nedir? Quick Charge nedir? Aralarındaki farklar neyi ihtiva eder?

USB PD (Power Delivery) veya USB Güç Dağıtım Sistemi, USB-IF tarafından geliştirilen 100W kadar güç sağlayabilen herhangi bir cihazda kullanılabilen USB-C bağlantısı olmak koşuluyla seçili bilgisayarlara da entegre edilebilen bir sistemdir. Başka bir avantajıysa, sadece pil hücrelerini doldurmakla kalmaz pilin içerisindeki toplam gücün başka cihazlara da kablo vasıtasıyla aktarılmasını sağlar.

USB-PD standartı ayrıca sadece telefonun ihtiyacı olan gücü cihaza sağlar. Böylece yüksek akım içeren değerleri akıllı cihazlarınıza gönderebilir. Üreticiler, PD standartını isterlerse başka şekilde de kullanabiliyorlar. Apple ve Google bunu nasıl kullanıyor? Hemen anlatalım.

Apple Hızlı Şarj Teknolojisi nasıl çalışır?

Apple’ın iPhone 8’den günümüze kadar gelen telefonları, 2015’ten itibaren MacBook’lar, Google’ın Chromebook Pixel ve Lenovo’nun X1’in kullandığı endüstri standardı olan USB-PD’yi kullanıyor. USB-PD herhangi bir ekstra kablo tipi gerektirmiyor. 

Apple maalesef ki iPad modelleri hariç hızlı şarj standartı içeren adaptörü cihazların kutusuna dahil etmiyor. Hızlı şarj destekleyen telefonlarınızı kullanmak için ekstra bir adaptöre ihtiyacınız oluyor. Apple’ın sırasıyla 29W, 61W ve 87 Watt güç veren USB-C adaptörleri bulunuyor.

Hangi USB-C şarj cihazını satın alırsanız alın, iPhone’unuzda sabit kodlanmış yazılımsal limitleri aşamıyorsunuz. Hızlı şarj %0 ile %79 arası devreye girer. %80’e ulaştığında otomatik olarak durur. Firma yazılımsal olarak yapay zeka teknolojilerini kullanarak telefonu şarja takış ve çekiş sürelerinizi hatırlıyor. Böylece bu değeri sıklıkla telefonu ne zaman şarjdan çektiğinize göre orantılıyor. Böylece telefonunuzun bataryası daha verimli kullanılıyor.

Google Hızlı Şarj Teknolojisi nasıl çalışıyor? Ne kadar hızlı?

Google’ın mevcut hızlı şarj teknolojisi ise diğer üreticilere nazaran daha yavaştır. Google’ın üretimini gerçekleştirdiği tüm Pixel serisi cihazlarda 18 Watt çıkış alabiliyorsunuz. Yine USB-PD’nin alternatifinin kullanıldığını görüyoruz. Bir Pixel telefonda, %0’dan %80’e kadar hızlı şarj olduğunu gözlemliyoruz. Daha sonrasında ise şarj yavaşlar. Verilere baktığımızda 15 dakikalık şarj süresi ile 7 saatlik pil süresi elde edebiliyorsunuz. Kağıt üzerinde bu rakamlar olsa da zamanla bu rakamlar doğruluğunu yitirebiliyor.

Qualcoom QuickCharge Teknolojisi nasıl işliyor?

Çip üreticisi Qualcoom bu teknolojinin başını çeken şirketlerden biri. Market üzerindeki bulunan çoğu üretici bu sisteme yavaş yavaş kendini adapte etmeye başladı. Snapdragon 865+’dan Snapdragon 430’a kadar son iki senede çıkmış anakartların tümünde bu sistemin aktif olarak varlığını görüyoruz.

Aynı zamanda Qualcoom’un Qi sisteminin herhangi bir lisans ücreti bulunmuyor. Kontrolörünü üreticiler istedikleri gibi kullanabiliyorlar. Popüler telefonlardan Samsung Galaxy S20, Pixel 4 serisi ve LG’nin premium segment telefonlarında bu teknolojinin aktif olarak desteklendiğini biliyoruz.

QC Teknolojisi’nin en büyük avantajı çok yaygın olması. Eski sürümleriyle geriye dönük uyumluluğu var. Dahili güvenlik özellikleri aşırı ısınmayı ve kısa devreyi engeller. Tek dezavantajı QC 3.0’ın PD ile uyumluluğunun olmamasıdır.

QC sistemi, şarj voltajını arttırarak cihazlarınızın daha hızlı şarj edilmesini sağlar. Bu da teknik olarak Watt değerini artmasına yol açacaktır. QC 3.0’ın voltaj aralığı minimum 3.6V maksimum 20V’tır. Şarj esnasında verimlilik yaratmak amacıyla INOV sistemi aktif olarak kullanılır. En yüksek voltaja ulaştığınde 18Watt çıkış verebilir. Daha yeni QC 4.0 ile ise çok daha hızlı şarj çıkışı alabiliyorsunuz. Ayrıca QC 4.0’da PD sistemlerin adaptörleri de çalışmaya başladı. Böylece üçüncü parti aparatlarla cihazınızı hızlı şarj etmeniz mümkün hale gelmiş oldu.

Qualcoom QC 4.0+ ile sadece 15 dakikada telefonunuzu %50’ye kadar şarj edebileceğinizi iddia ediyor. Daha yaygın olan QC 3.0’da aynı veriyi yarım saatte alabiliyorduk. Yapılan testlerde ise QC 4.0+ destekleyen Razer Phone 2’nin 4.000 mAh’lik bataryasının bir saatten biraz fazla sürede %18’den %90’a ulaştığı gözlemlenmiş.

OnePlus Dash, Warp Charge ve Oppo VOOC

Temelinde benzer teknolojilerin işlendiği aşikar. Zaten hepsi de aynı şirket üzerinde varlığını sürdüren telefonlar imal ediyorlar. Verdikleri sonuç tablosu ise şöyle;

Kullanılan sistemin QC’ye oranla en büyük artısı çok daha serin çalışıyor olması. Daha hızlı şarj istatistikleri sunması ve tüketicilere sundukları cihazların kutusunda mutlaka hızlı şarj aparatlarını dahil etmeleri diyebiliriz. Dash Charge teknik olarak Warp’dan biraz daha düşük. Dash Charge tescilli bir standarttır. Sadece cihaz ile uyumlu firma tarafından sertifikasyonu sağlanmış cihazlarla çalışır. Donanım ve yazılım telefonun kutusundan çıkan duvar adaptörünün donanımsal özellikleriyle uyumlu çalışarak voltajı dengeler ve en uygun Watt oranının yakalamasını sağlar. Bu standartta USB kabloları bile farklıdır. Dash standartı için daha kalın kablolar tercih edilir. OnePlus Dash Charge 30 dakikada %60 pil doluluk oranına ulaşabilir.

Yapılan testlerde OnePlus 3, 1 saat 14 dakikada %2’den %100’e kadar şarj olmuştur. Oppo’nun VOOC’u ise 30 dakikada %75’e kadar şarj edebildiğini iddia ediyor.  VOOC sistemli RX17 ile yapılan testlerde sadece 10 dakikada %40’a çıkan değerler görüldü. Bu da oldukça etkileyici diyebiliriz.