รู้จักเทคโนโลยี Quick Charge 5 แบบเจาะลึก ชาร์จไวยังไงให้ปลอดภัยด้วย
วันนี้ปัจจัยหนึ่งของการพัฒนาเทคโนโลยีในสมาร์ทโฟนนั้นมิได้จำกัดวงอยู่เพียงแค่ดีไซน์รูปร่างหน้าตา สมรรถนะความเร็วแรงของเครื่อง หรือว่าเรื่องของกล้อง หากแต่ได้ถูกแตกแขนงแยกย่อยออกไปเป็นหลาย ๆ ส่วน หนึ่งในนั้นคือเทคโนโลยีชาร์จเร็จ ชาร์จด่วน ที่ได้พัฒนาไปอย่างก้าวกระโดดในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมาเพื่อให้ตอบสนองการใช้งานในยุค mobile first ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
วันนี้ Qualcomm ผู้ผลิตชิปเซ็ตสำหรับอุปกรณ์สมาร์ทโฟนชื่อดังได้ประกาศเปิดตัว Quick Charge 5 เทคโนโลยีชาร์จเร็วสำหรับผู้บริโภคทั่วไปเจนเนอเรชันล่าสุด อย่างเป็นทางการ
Quick Charge 5 ถูกพัฒนาขึ้นโดยใช้มาตรฐาน USB Power Delivery Programmable Power Supply (USB PD-PPS) ซึ่งรองรับการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกำลังไฟฟ้าสูงสุดถึง 100W พร้อมด้วยเทคนิควิธีการชาร์จที่ชาญฉลาดมากยิ่งขึ้น โดยสามารถชาร์จแบตเตอรี่ความจุ 4,500mAh ได้ถึง 50% ภายในเวลาเพียง 5 นาทีเท่านั้น
ที่ผ่านมาเราอาจคุ้นเคยกับคำว่าเทคโนโลยี Quick Charge (QC) ซึ่งมีใช้งานมาแล้วหลายปี และได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่องตามลำดับ จากกำลังไฟชาร์จ 10W ใน Quick Charge เวอร์ชัน 1.0 เพิ่มขึ้นเป็น 18W ในเวอร์ชัน 3.0 และเพิ่มขึ้นเป็น 27W ในเวอร์ชัน 4.0 ซึ่งพัฒนาโดยใช้มาตรฐาน USB-PD (USB Power Delivery)
สำหรับ Quick Charge 5 เป็นอีกครั้งที่ Qualcomm ได้ปรับปรุงเปลี่ยนแปลงระบบชาร์จไฟและสถาปัตยกรรมในชิปจัดการพลังงาน (PMIC) ให้รองรับความเร็วในการชาร์จเพิ่มขึ้นประมาณ 4 เท่า คือสูงสุดที่ 100W เลยทีเดียว โดยใช้มาตรฐาน USB PD-PPS ซึ่งพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงกว่า USB-PD ขึ้นไปอีก
การใช้มาตรฐาน USB PD-PPS ทำให้เทคนิควิธีการชาร์จได้รับการปรับปรุงไปจากเดิมที่การปรับแรงดันไฟฟ้านั้นเกิดขึ้นภายในตัวสมาร์ทโฟนโดยอาศัยชิปจัดการพลังงาน (PMIC) ที่อยู่ภายในเครื่อง ถูกย้ายไปอยู่ในตัวอะแดปเตอร์หรือหัวชาร์จแทน ทำให้การสูญเสียพลังงานในรูปแบบของความร้อนที่เกิดจากการชาร์จเร็วถูกย้ายจากตัวเครื่องสมาร์ทโฟนไปอยู่ในตัวหัวชาร์จแทน
ส่วนที่สองของ Quick Charge 5 อาจไม่เกี่ยวข้องกับตัวหัวชาร์จหรือโปรโตคอลการเชื่อมต่อสื่อสารกันมากนัก แต่เป็นเรื่องของสถาปัตยกรรมการชาร์จภายในโทรศัพท์
นอกจากนั้น Qualcomm ยังได้นำเสนอชิปตัวแปลง (switched-cap converters) รุ่นใหม่ในรหัส SMB1396 และชิปรหัส SMB1398 ซึ่งทำหน้าที่เป็นชิปที่คอยจัดการพลังงาน รองรับการใช้งานร่วมกับแบตเตอรี่แบบ 2S หรือแบตเตอรี่แบบเซลคู่ที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ข้อดีของการใช้วิธีนี้คือการเพิ่มแรงดันชาร์จไฟของระบบให้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่แบบเซลเดี่ยว ตัวอย่างเช่นจาก 4.4V ขึ้นไปเป็น 8.8V
วิธีการนี้ช่วยให้แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ชาร์จไฟเข้าสู่โทรศัพท์เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า เพื่อลดข้อจำกัดของสายชาร์จส่วนใหญ่ที่รองรับกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 3-5 แอมป์เท่านั้น
เทคโนโลยี Quick Charge 5 สามารถจ่ายแรงดันไฟชาร์จสูงสุดได้ถึง 20V และเคลมว่าสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้เร็วกว่าเทคโนโลยี Quick Charge 4 ถึงสี่เท่า ด้วยประสิทธิภาพที่สูงถึง 70% และมีอุณหภูมิในระหว่างการชาร์จลดลงถึง 10 องศาเซลเซียส
ตัวเลขทั้งหมดนี้ทำได้โดยการใช้เทคนิคการแปลงพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยให้งานแปลงแรงดันไฟฟ้าบางส่วนย้ายไปเป็นหน้าที่อยู่ภายในตัวหัวชาร์จหรืออะแดปเตอร์ เนื่องจากภายในตัวสมาร์ทโฟนเองมีข้อจำกัดในด้านการระบายความร้อน
ในที่นี้ทาง Qualcomm ได้กำหนดให้อุณหภูมิที่ใช้ในการชาร์จถูกจำกัดเอาไว้ไม่เกิน 40 องศาเซลเซียสเท่านั้นเพื่อไม่ให้อุณหภูมิในตัวสมาร์ทโฟนสูงมากจนเกินไปทั้งอุณหภูมิที่ตัวแบตเตอรี่และอุณหภูมิที่ตัวชิป PMIC
วงจรชาร์จไฟในตัวชิป PMIC รุ่นใหม่นั้นนอกจากสามารถปรับการชาร์จได้ 3 ระดับด้วยเทคนิค buck converter แบบเดิม ๆ แล้ว ยังมาพร้อมกับ 2:1 / DIV/2 switched cap converter ซึ่งเปิดโอกาสให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการชาร์จไฟสามารถทำได้สูงถึง 98%
เมื่อประกอบกับการกำหนดอุณหภูมิในการชาร์จไว้ให้ไม่เกิน 40 องศา ความร้อนสูญเสียสูงสุดในตัวสมาร์ทโฟนนั้นจะอยู่เพียงแค่ 3-4 วัตต์เท่านั้นเอง
QC5 ไม่ได้บังคับให้ผู้ผลิตต้องใช้งานแบตเตอรี่แยก 2 เซลเสมอไป สมาร์ทโฟนที่ใช้แบตเตอรี่แบบเซลเดียวก็ยังได้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ทั้งในด้านความเร็วในการชาร์จและการรักษาอุณหภูมิ เพียงแต่กำลังไฟฟ้าสูงสุดสำหรับการชาร์จนั้นถูกจำกัดอยู่ที่ประมาณ 45W
ในขณะที่เทคโนโลยีชาร์จเร็วมีประสิทธิภาพสูงขึ้น เทคโนโลยีการผลิตเซลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็อาจจำเป็นต้องพัฒนาตามไปด้วย เพื่อให้ผู้ใช้สามารถมั่นใจได้ว่าการชาร์จเร็วที่เร่งความเร็วในการชาร์จมาก ๆ นั้นจะไม่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วกว่าปกติ ซึ่งผู้ที่อยู่ในอุตสาหกรรมผลิตแบตเตอรี่หลายรายได้ยืนยันว่าสามารถทำได้ แต่ยังไม่มีการยืนยันหรือมีรายละเอียดใด ๆ ที่เป็นรูปธรรม
นั่นอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนลำดับต้น ๆ ของโลกอย่าง Apple, Samsung หรือว่า Huawei นั้น ยังไม่นำเทคโนโลยีชาร์จเร็วมาก ๆ (ระดับ 100W ขึ้นไป) มาใช้งานอย่างเป็นทางการในเวลานี้
ที่มา: 9to5google, anandtech
