تطور شواحن الهواتف الذكية (كل ما تحتاج إلى معرفته)

شواحن مدمجة

كان العام 1992 عندما طرحت نوكيا أول هاتف محمول متوفر تجارياً في العالم – Nokia 1011. بأبعاد 195×60×45 ملم فقط، يحتوي الهاتف على بطارية من النيكل والكادميوم بقدرة 900 مللي أمبير في الساعة، مما يوفر 90 دقيقة من وقت التحدث و12 ساعة من زمن الانتظار.

كان الشاحن المرفق مع هذا الهاتف من النوع الشائع الذي يستخدمه الناس في ذلك الوقت. ومع ذلك، كان كابل الشحن والقابس لا ينفصلان. في حالة تلف كابل الشحن، عليك تغيير الشاحن بالكامل. وكان هناك أيضًا حل بديل يتمثل في قاعدة شحن البطارية، مما يسمح للمستخدمين بشحن البطارية عن طريق وضعها في فتحة الشحن. كان هذا خيارًا جيدًا إذا كان لديك بطارية بديلة، لكنه يمكنه فقط شحن البطاريات ذات الأحجام المحددة.

شواحن عالمية

في عام 2003، مع قيام الشركات المصنعة للهواتف المحمولة الكبرى بتوسيع وجودها تدريجيًا في القرن الحادي والعشرين، ظهرت مجموعة متنوعة من الهواتف ذات واجهات الشحن المختلفة في السوق بسبب الافتقار إلى التوحيد القياسي. من أجل تسهيل النقل وتلبية متطلبات السوق، تم إنشاء الشاحن العالمي.

مشتق من شاحن القاعدة المذكور أعلاه، ويمكنه تلبية احتياجات الشحن لمعظم الهواتف. تتميز بنوابض معدنية قابلة للتعديل ومشبك شفاف لتثبيت البطارية الثابتة بشكل آمن. على الرغم من تصميمه البسيط على ما يبدو، أصبح هذا الملحق عنصرًا أساسيًا لآلاف مستخدمي الهواتف المحمولة. اليوم، لا يوجد إلا في ذاكرة الناس.

أجهزة شحن منفصلة

في عام 2007، أحدث أول هاتف iPhone أطلقته شركة Apple ثورة في سوق أجهزة الشحن في عصر البطاريات المدمجة. أدى إدخال البطاريات غير القابلة للإزالة بشكل مباشر إلى منافسة شديدة في صناعة أجهزة الشحن. إذا كانت المنافسة السابقة في سوق شحن الهواتف المحمولة تمحورت حول البطاريات، فإن عصر البطاريات غير القابلة للإزالة هو الذي أدخل الشواحن إلى عالم المنافسة. يستخدم iPhone من Apple شاحنًا مباشرًا قابلاً للفصل 5V1A. وفي العام نفسه، نفذت العديد من البلدان سياسات لتوحيد مواصفات أجهزة الشحن، مما جعل أجهزة الشحن ذات الرؤوس والكابلات القابلة للفصل هي السائدة في السوق.

وفي عام 2007 أيضًا، خلال الاجتماع العام للجنة الدراسات الخامسة (SG5) التابعة لقطاع تقييس الاتصالات التابع للاتحاد الدولي للاتصالات في جنيف، سويسرا، تمت الموافقة على اعتماد Micro USB كمعيار لشواحن الهواتف المحمولة. وهذا يعني بشكل فعال توحيدًا عالميًا لواجهات شاحن الهاتف المحمول.

شواحن سريعة

في عام 2010، أصدر منتدى منفذي USB (USB IF) رسميًا بروتوكول شحن بطارية USB (BC) 1.2. كان هذا علامة فارقة لأنه سمح لتيار الشحن بالوصول إلى 1.5 أمبير، مما حقق قوة شحن تبلغ 7.5 واط.

في عام 2011، مع إصدار Samsung Galaxy Note، حدث تغيير رائد في الشاحن المرفق. لأول مرة، تم ضبط جهد الخرج على 5.3 فولت، وهو ما ينحرف عن جهد الخرج التقليدي 5 فولت. سرعان ما لاحظ العديد من المستخدمين أن سرعة شحن هاتف Samsung Galaxy Note كانت أسرع بكثير من الهواتف الأخرى التي تستخدم شواحن 5 فولت. ومن تلك اللحظة ظهر مفهوم "الشحن السريع".

وفي وقت لاحق، دخلت العديد من الشركات المصنعة للهواتف المحمولة السوق بشواحنها السريعة. غالبًا ما اعتمدوا معايير بروتوكول توصيل الطاقة (PD) التي أنشأها USB-IF، أو بروتوكول الشحن السريع (QC) الخاص بشركة Qualcomm. بالإضافة إلى ذلك، طورت العديد من الشركات بروتوكولات الشحن السريع الخاصة بها، مثل بروتوكول FCP/SCP الخاص بشركة Huawei، وبروتوكول AFC الخاص بشركة Samsung، وبروتوكول VOOC/SuperVOOC الخاص بـ OPPO، وغيرها.

شواحن لاسلكية

يمكن إرجاع تقنية الشحن اللاسلكي إلى عام 1978 عندما وضع جورج بيركلي، وهو أمريكي، سابقة لشحن السيارات الكهربائية لاسلكيًا. في عام 1994، أعلنت شركة موراتا للتصنيع اليابانية عن تحقيق "رنين الاقتران المغناطيسي". في عام 2006، أجرى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في الولايات المتحدة بنجاح تجربة نقل بطول 2 متر.

في المرحلة الحالية، هناك أربع تقنيات رئيسية ناضجة للشحن اللاسلكي: الحث الكهرومغناطيسي، والرنين الكهرومغناطيسي، واقتران المجال الكهربائي، وطرق الموجات الراديوية. هناك تقنيتان معترف بهما على نطاق واسع لمنتجات مثل الهواتف الذكية وهما الحث الكهرومغناطيسي والرنين الكهرومغناطيسي. حول هذه التقنيات، تم تشكيل ثلاث جمعيات تحالف للشحن اللاسلكي: Qi وA4WPP وPMA. حاليا، البروتوكول الأكثر استخداما على نطاق واسع في مجال الاتصالات هو تشي. يستخدم هذا البروتوكول تقنية الحث الكهرومغناطيسي لتحقيق الشحن اللاسلكي، ودعم شحن الأجهزة منخفضة الطاقة ومتوسطة الطاقة، ويستخدم على نطاق واسع في الهواتف الذكية والساعات الذكية والأجهزة الأخرى.

يتمتع الشحن اللاسلكي بمزايا وعيوب مميزة، مما يؤدي إلى تقييمات متعارضة في السوق. تشمل العيوب سرعة الشحن البطيئة، وكفاءة التحويل المنخفضة، وتوليد الحرارة بشكل كبير. ومع ذلك، تعتبر سهولة الشحن اللاسلكي ميزة كبيرة. من وجهة نظري، هذه الميزة الوحيدة كافية، خاصة عند السفر مع بنك طاقة متوافق مع الشحن اللاسلكي. مع الشحن اللاسلكي، ليست هناك حاجة للتعامل مع كابلات إضافية فوضوية - فكل ما عليك فعله هو وضع الهاتف على اتصال بالملف التعريفي لبنك الطاقة لبدء الشحن.

لدى SHARGE ابتكارات فريدة في تكنولوجيا الشحن اللاسلكي. ولمعالجة مشكلة انخفاض كفاءة التحويل بسبب التدفئة، قامت SHARGE بتجهيز بنك الطاقة للشحن اللاسلكي ICEMAG بمروحة تبريد نشطة.

شواحن نيتريد الغاليوم (GaN).

مع التقدم التكنولوجي المستمر، تشهد أجهزة الشحن جولة جديدة من التحول، وقد بدأ استخدام مادة أشباه الموصلات الجديدة Gallium Nitride (GaN) في أجهزة الشحن. يتمتع GaN بموصلية حرارية قوية، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، ويسمح بجعل أجهزة الشحن أصغر حجمًا. مع زيادة سرعة الشحن، فإنه لا يسخن بسهولة، مما يضمن أداء جيد للسلامة. تحظى شواحن GaN، سواء كانت ذات منافذ فردية أو متعددة، باستقبال جيد في السوق.

يمكن للشواحن التي تستخدم تقنية GaN ومعيار USB PD3.1 تحقيق أقصى خرج للطاقة يصل إلى 240 واط. في هذه المرحلة، لم تعد أجهزة الشحن مقتصرة على شحن الهواتف؛ يمكن أيضًا استخدام شواحن GaN في أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب ذات الرسومات المنفصلة عالية الأداء، والطاقة عبر الإيثرنت (POE) في مجال الأمان، والدراجات الكهربائية، وأجهزة إنترنت الأشياء، وغيرها من المجالات.

يعتمد شاحن SHARGE 140W معيار PD3.1 وتقنية GaN، مما يدعم أقصى إخراج يبلغ 140W. بالمقارنة مع أجهزة الشحن التقليدية، فهي أصغر بكثير مع الحفاظ على أداء مستقر.

يستخدم كل من SHARGE Retro 35 وRetro 67، وهما شاحنان محمولان بتصميم مستوحى من نظام Macintosh، تقنية GaN. إنها تحقق التوازن الأمثل بين الحجم وطاقة الإخراج، وتتضمن ميزات إبداعية مثل الشاشات المضيئة، مما يجعلها أفضل الخيارات للاستخدام اليومي.