அறிவியல் அறிவோம்: ஸ்மார்ட்போன்களில் அதிவேக சார்ஜிங் தொழில்நுட்பம் எப்படி வேலை செய்கிறது?

அதிவேக சார்ஜிங் வசதி இல்லாத ஸ்மார்ட்போன்கள் இன்று விற்பனையில் இல்லையென்றே சொல்லலாம். 30 நிமிடங்களில் 80 சதவீத சார்ஜ், ஒரு மணிநேரத்துக்குள் 100 சதவீத சார்ஜ் போன்ற ஸ்மார்ட்போன்களின் திறன் குறித்த விளம்பரங்கள் இன்று அதிகம் வெளிவருகின்றன. இத்தகைய விளம்பரங்களே வாடிக்கையாளர்களை அதிகமாகவும் கவர்ந்திழுக்கின்றன. காரணம், ஸ்மார்ட்போன்களின் பயன்பாடு அந்த அளவுக்கு அபரிமிதமாக உள்ளது.

பேசுவதற்கு மட்டுமே என்றிருந்த போன்கள், இன்று நம் வாழ்வின் அனைத்துமாகி இருக்கின்றன. சமூகத் தொடர்பு, பயணம், உணவு, திட்டமிடல், உடல் நலம், கேளிக்கை, பொழுதுபோக்கு போன்ற அனைத்தும் தற்போது ஸ்மார்ட்போனைச் சார்ந்தே இருக்கின்றன. இத்தகைய அபரிமிதப் பயன்பாட்டால், பேட்டரியின் ஆற்றல் விரைவில் தீர்ந்துவிடுகிறது. எதற்கும் நேரமின்றி ஓடும் இன்றைய அன்றாடத் துரித வாழ்வு, பெருமளவு ஸ்மார்ட்போன்களைச் சார்ந்து இருப்பதால், பேட்டரியை விரைவாக சார்ஜ் செய்ய வேண்டிய தேவை ஏற்படுகிறது. இந்தத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்யும் நோக்கில் உருவான தொழில்நுட்பமே, விரைவு சார்ஜிங்.

அதிகரிக்கும் மின்னாற்றல்

மிகவும் அடிப்படையாகச் சொல்வது என்றால், ஸ்மார்ட்போன்களில் பேட்டரிகளுக்கு வழங்கப்படும் வாட்ஸ் (W) அளவை அதிகரிப்பதே விரைவு சார்ஜிங் தொழில்நுட்பம். பொதுவாக, ஒரு USB போர்ட், அதனுடன் இணைக்கப்பட்டு இருக்கும் ஸ்மார்ட்போனின் பேட்டரிக்கு 2.5W மின் ஆற்றலை அனுப்புகிறது. விரைவு சார்ஜர்கள் இந்த மின்னாற்றல் அளவை உயர்த்துகின்றன. இன்றைய ஸ்மார்ட்போன் சார்ஜர்கள் பெரும்பாலும் 15W மின்னாற்றலை வழங்கும் திறனுடன் இருக்கின்றன. சில ஸ்மார்ட்போன்கள் 50W, 80W, 100W என மின்னாற்றலை வழங்கும் சார்ஜர்களைக் கொண்டு இருக்கின்றன. விரைவு சார்ஜரைப் பயன்படுத்துவது, பயனாளிகளுக்கு மிகவும் எளிதான செயல். ஆனால், அத்தகைய சார்ஜர்களைத் தயாரிப்பது, உற்பத்தியாளர்களுக்கு மிகவும் சவாலானது.

மின்னாற்றல் என்பது என்ன?

மின்னாற்றல் என்றால் என்ன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது இதற்கு உதவும். மின்னாற்றல் (W) என்பது மின்னழுத்தத்தை (V, அல்லது வோல்ட்) மின்னோட்டத்தால் (A, அல்லது ஆம்பியர்ஸ்) பெருக்குவதன் மூலம் கிடைப்பது. மின்னோட்டம் என்பது கடத்தப்படும் மின்சாரத்தின் அளவு; மின்னழுத்தம் என்பது இந்த மின்னோட்டத்தை முன்னோக்கி எடுத்துச் செல்லும் ஆற்றல். உதாரணத்துக்கு, 3A/5V சார்ஜிங் நமக்கு 15W மின்னாற்றலை வழங்கும்.

லித்தியம் பேட்டரி

இன்றைய ஸ்மார்ட்போன்கள் லித்தியம் பேட்டரியைக் கொண்டவையாக இருக்கின்றன. லித்தியம் பேட்டரியைப் பொறுத்த வரை, அதிலிருக்கும் மின்னாற்றல் அளவு அதிகரிக்க, அதிகரிக்க அதன் சார்ஜிங் வேகமும் குறையத் தொடங்கும். அதாவது, 30 நிமிடங்களில் 0 – 80 சதவீத சார்ஜிங் நிலையை எட்டிவிட முடியும்; ஆனால், 80 சதவீதத்திலிருந்து 100 சதவீத சார்ஜிங் நிலையை எட்டுவதற்கு வெகுநேரம் தேவை.

சார்ஜிங் நிலைகள்

பொதுவாக, சார்ஜிங்கைப் பொறுத்த வரை அதில் மூன்று நிலைகள் உள்ளன.

முதல் நிலை - நிலையான மின்னோட்டம்

இந்த நிலையில், மின்னோட்டத்தின் (A) அளவு தனது உச்ச நிலையில் மாறாமல் இருக்கும். மின்னழுத்தமானது (V) அதன் உச்சநிலையை நோக்கி உயர்ந்துகொண்டு இருக்கும். இந்த நிலையில்தான், அதிகமான மின்னாற்றல் ஸ்மார்ட்போன்களுக்கு விரைவாக வழங்கப்படும்.

இரண்டாம் நிலை - நிறை நிலை

இந்த நிலையில், மின்னழுத்தம் தனது உச்சநிலையை எட்டியிருக்கும். மின்னோட்டத்தின் அளவு குறையத் தொடங்கும்.

மூன்றாம் நிலை: நிரம்பு நிலை

இந்த நிலையில், பேட்டரி 100 சதவீத சார்ஜிங் நிலையை எட்டியிருக்கும். ஸ்மார்ட்போன் பயன்பாட்டினால் சிறிதளவு குறையும் மின்னாற்றல் மட்டும் இந்த நிலையில் நிரப்பப்படும்.

விரைவு சார்ஜிங் தொழில்நுட்பங்கள்

மின்ன்னாற்றலின் அளவு, நிறைநிலையை அடையும் நேரம் ஆகியவையே விரைவு சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தைத் தீர்மானிக்கின்றன. இது உற்பத்தியாளருக்கு உற்பத்தியாளர் வேறுபடும். வெவ்வேறு உற்பத்தியாளர்கள், வெவ்வேறு சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

USB சார்ஜிங்

அனைத்து அலைபேசிகளிலும் USB-ஐப் பயன்படுத்தும் சார்ஜிங் கேபிள் இருக்கிறது. ஆப்பிள் ஐபோன்களுக்கான அதிவேக சார்ஜிங் கேபிள்கூட அதன் மறுமுனையில் USB இணைப்பையே கொண்டுள்ளது. கடந்த இருபது ஆண்டுகளாக, USB 2.0 தரநிலையே பயன்பாட்டில் உள்ளது. USB 2.0இன் அதிகபட்ச மின்னாற்றல் வெளியீடு 2.5W மட்டுமே. அதிக மின்னாற்றலை வழங்க வேண்டிய அவசியம் இருப்பதால், தற்போது USB-PD எனும் தரநிலை உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. 100W மின்னாற்றலை வழங்கும் திறன் கொண்டதாக USB-PD தரநிலை இருக்கிறது. இன்றைய முதன்மை ஸ்மார்ட்போன்கள் பெருமளவு USB-PD தரநிலையையே பயன்படுத்துகின்றன.

Qualcomm சார்ஜிங்

இன்றைய நவீன ஆண்ட்ராய்டு ஸ்மார்ட்போன்களில் Qualcomm சிப்செட் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த சிப்செட், விரைவு சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தை உள்ளடக்கியதாக இருக்கிறது. Quick charge 4+ எனும் அதன் புதிய தொழில்நுட்பம் அதிகபட்சமாக 100W மின்னாற்றலை வழங்கும் திறன்கொண்டதாக இருக்கிறது.

சாம்சங் அடாப்டிவ் சார்ஜிங்

சாம்சங் ஸ்மார்ட்போன்களில், குறிப்பாக கேலக்ஸி போன்களில் இந்த சார்ஜிங் தொழில்நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தத் தொழில்நுட்பம் அதிகபட்சமாக 18W மின்னாற்றலை வழங்கும். முக்கியமாக, பேட்டரியின் மின்னாற்றல் பயன்பாட்டை நீட்டிக்கும் விதமாக, சார்ஜிங் வேகத்தை அது தானாகவே மாற்றியமைத்துக் கொள்ளும்.

ஒன்பிளஸ் Warp சார்ஜிங்

ஒன்பிளஸ் ஸ்மார்ட்போன்கள் வார்ப் சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. அதற்கு அதிகபட்சமாக 60W மின்னாற்றலை வெளியிடும் திறன் உண்டு. மற்ற தொழில்நுட்பங்களைப் போல் மின்னாற்றலுக்கு மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்காமல், வார்ப் சார்ஜிங் தொழில்நுட்பம் மின்னோட்டத்தை அதிகரிக்கிறது. இதன் காரணமாக, இந்தத் தொழில்நுட்பத்தால் 60W முழு வேக சார்ஜிங் அளிக்க முடிகிறது. அதாவது 0 முதல் 100 சதவீத சார்ஜிங்கை முழு வேகத்தில் வழங்க முடியும்.

Oppo Super VOOC சார்ஜிங்

இந்தத் தொழில்நுட்பம் Oppo ஸ்மார்ட்போன்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதிகபட்சமாக 50W மின்னாற்றலை வெளியிடும் திறன் கொண்டதாக அது இருக்கிறது. இந்தத் தொழில்நுட்பமும் மின்னாற்றலுக்கு மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்காமல், ஒன்பிளஸ் போன்று மின்னோட்டத்தையே அதிகரிக்கிறது.

வயர்லெஸ் சார்ஜிங்

வயர்லெஸ் விரைவு சார்ஜிங்கின் பயன்பாடும் தற்போது அதிகரித்துவருகிறது. இருப்பினும், அதில் ஏற்படும் வெப்ப உயர்வைக் கட்டுப்படுத்தும் தொழில்நுட்பம் இன்னும் முழுமையடைவில்லை. வெப்பம் காரணமாக, அதிக அளவிலான மின்னாற்றலைக் கம்பியில்லாமல் கடத்துவது ஆபத்தானது. வயர்லெஸ் சார்ஜிங்கின் வேகம் குறைவாக இருப்பதன் காரணமும் இதுவே. வருங்காலத்தில், வயர்லெஸ் சார்ஜிங்கின் வெப்ப உயர்வை நிர்வகிப்பதற்கான தொழில்நுட்பம் முழுமையடையலாம் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

விரைவு சார்ஜிங்கின் எதிர்காலம்

ஸ்மார்ட்போன் உற்பத்தியாளர்கள் சார்ஜிங் வேகத்தைத் தொடர்ந்து உயர்த்தி வருவதால், சார்ஜிங் தொழில்நுட்பமும் தொடர்ந்து மேம்பட்டு வருகிறது. வரும் ஆண்டுகளில், அதிக நிறுவனங்கள் சார்ஜிங் தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்தும் முயற்சியில் ஈடுபடக்கூடும். இதன் காரணமாக, மேலும் புதிய தொழில்நுட்பங்கள் / தரநிலைகள் உருவாகலாம். இருப்பினும், அந்தத் தரநிலைகள் அனைத்துக்கும் USB-PD தரநிலையே அடிநாதமாக இருக்கும்.