شارژ USB گوشی هوشمند؛ استانداردها و نکات کاربردی آن

دنیای فناوری بالاخره پس از سال‌ها طراحی و توسعه‌ی انواع شارژرها با ظواهر گوناگون، تقریبا بر سر استانداردی واحد به توافق رسیده است. درواقع امروز دیگر از شارژرهای متنوع با طراحی نه‌چندان زیبا خبری نیست و می‌توان ادعا کرد که اغلب دستگاه‌ها، از پورت‌های مشابه استفاده می‌کنند. البته هنوز هم دسته‌بندی کلی را در صنعت و استاندارد این روزها یعنی USB-C مشاهده می‌کنیم. به‌علاوه، سامسونگ به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین فعالان دنیای فناوری، سال‌ها به استفاده از کانکتورهای بزرگ USB به micro-USB در خانواده‌ی گلکسی علاقه داشت که خوشبختانه به پایان عمر رسید. درنهایت امروز صرف‌نظر از اپل و پورت اختصاصی لایتنینگ، ظاهرا به وضعیت ثباتی رسیده‌ایم و دیگر خبری از علاقه‌ی تولیدکننده‌ها به ساخت شارژرهای اختصاصی نیست.

۱۵ سال پیش هر کاربر دنیای فناوری باید برای هریک از گجت‌‌های خود منبع تغذیه و پورت اختصاصی را پیدا می‌کرد. عموما منابع تغذیه هم برچسب اطلاعاتی خاصی نداشتند. امروز به‌لطف استاندارد شدن اتصال‌ها و شارژرها، به‌راحتی می‌توانید گوشی هوشمند خود را در منزل دوست‌تان شارژ کنید، تبلت را به کامپیوتر متصل کنید و تصاویر را مستقیما از دوربین دیجیتال روی تلویزیون نمایش دهید. البته، باوجود تمام پیشرفت‌های رخ‌داده، هنوز مشکلی بزرگ به‌نام انتقال قدرت با USB داریم.

همه‌ی شارژرهای USB با هم برابر نیستند و ساختار یکسان ندارند. حتما متوجه شده‌اید که برخی از شارژرهای دیواری، قدرتمندتر از دیگران هستند. حتی برخی اوقات یک پورت USB روی یک‌ لپ‌تاپ، قدرت بیشتری از پورت دیگر دارد. در کامپیوترهای شخصی رومیزی، حتی در زمان خاموش بودن سیستم نیز می‌توان گوشی هوشمند را با استفاده از پورت USB شارژ کرد. به‌هرحال این حجم از تفاوت حتما دلیلی دارد، اما پیش از شرح دادن دلیل تفاوت‌ها، ابتدا باید نحوه‌ی انتقال قدرت USB را درک کنیم.

مشخصات جدید

درحال حاضر چهار مشخصه‌ی فنی برای USB وجود دارد: USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0 و USB 3.1. به مشخصانت فوق، کانکتور جدید USB-C ا نیز اضافه کنید. در ادامه، تفاوت مشخصات را ذکر می‌کنیم، اما ابتدا USB 3.0 را شرح می‌دهیم که مدل مرسوم‌تر این روزها محسوب می‌شود. در شبکه‌‌ای که با USB ساخته می‌شود، یک دستگاه و یک میزبان داریم. به‌عنوان مثال در اکثر ارتباط‌ها کامپیوتر شخصی به‌عنوان میزان و گوشی هوشمند یا تبلت یا دوربین دیجیتال به‌عنوان دستگاه (Device) شناخته می‌شود. نیروی برق همیشه از میزبان به دستگاه جریان پیدا می‌کند. البته داده را می‌توان در هر دو مسیر جابه‌جا کرد.

اعدادی که در مشخصات تشریحی USB می‌بینیم، معانی متفاوتی دارند. یک سوکت معمولی USB 1.0 یا USB 2.0 چهار پین دارد و درنتیجه کابل USB مجهز به چهار سیم خواهد بود. پین‌های داخلی، وظیفه‌ی انتقال داده را برعهده دارند (+D و -D) و پین‌های خارجی، انتقال قدرت را با ولتاژ پنج ولت انجام می‌دهند. پورت‌های USB 3.0 یک ردیف پین پنج‌گانه به ساختار مذکور اضافه می‌کنند. درنتیجه کابل‌های هماهنگ با USB 3.0، مجهز به ۹ سیم هستند.

در بحث شدت جریان واقعی (میلی‌آمپر یا mA)، سه نوع پورت USB داریم که براساس مشخصات جریان دسته‌بندی می‌شوند: یک پورت پایین‌دست (Downstream) استاندارد، یک پورت پایین‌دست مخصوص شارژ و یک پورت شارژ اختصاصی. دو نوع پورت اول در کامپیوتر شخصی استفاده می‌شوند و پورت سوم همان درگاهی است که در شارژرهای دیواری می‌بینیم.

در استانداردهای USB 1.0 و USB 2.0، پورت پایین‌دست استاندارد توانایی ارائه‌ی حداکثر ۵۰۰ میلی‌آمپر جریان برق را دارد. در استاندارد USB 3.0 حداکثر جریان به ۹۰۰ میلی‌آمپر می‌رسد. پورت پایین‌دست شارژ و پورت اختصاصی شارژ نیز توانایی ارائه‌ی ۱،۵۰۰ میلی‌آمپر (۱/۵ آمپر) شدت جریان را دارد. استاندارد جدید USB 3.1 سرعت خروجی را به ۱۰ گیگابیت‌برثانیه رساند که به‌نام +SuperSpeed شناخته می‌شود و تقریبا سرعتی برابر با نسل اول پورت‌های تاندربولت دارد. استاندارد جدید امکان استخراج ۱/۵ آمپر و ۳ آمپر شد جریان را از باس پنج ولتی ممکن می‌کند.

کانکتور USB-C ساختار متفاوت با نمونه‌های قبلی دارد و از عبارت یونیورسال برای آن استفاده می‌شود. به بیان دیگر پورت مذکور مانند پورت لایتنینگ اپل و برخلاف USB معمولی، امکان اتصال از هر دو سمت را دارد. به‌علاوه با USB-C می‌توان دوبرابر خروجی تئوری USB 3.0 را استخراج کرد و جریان برق خروجی نیز بیشتر می‌شود. اپل در مک‌بوک ۱۲ اینچی و مک‌بوک پرو جدید از USB 3.1 استفاده کرد و به اتحاد USB-C ملحق شد. استفاده از پورت مذکور در گوشی‌های هوشمند نیز امروز تقریبا به یک استاندارد تبدیل شده است.

مشخصات استاندارد USB امکان ایحاد پورتی با قابلیت فعال بودن در زمان خاموشی را فراهم می‌کند. درنتیجه شاهد هستیم که کامپیوتر شخصی رومیزی باوجود خاموش بودن توانایی شارژ کردن گوشی هوشمند را ازطریق پورت USB دارد. درواقع، گوشی هوشمند با جریانی شارژ می‌شود که همیشه در مادربرد وجود دارد. البته، برخی لپ‌تاپ‌ها نیز چنین قابلیتی دارند.

خطر انفجار دستگاه USB

همان‌طور که در بخش مشخصات شرح دادیم، تفاوت زیادی بین پورت‌های عادی USB با شدت جریان ۵۰۰ میلی‌آمپر و پورت‌های اختصاصی شارژ با شدت جریان ۳ هزار میلی‌آمپر وجود دارد. اکنون با یک سؤال مهم مواجه می‌شویم: اگر گوشی هوشمندی که مجهز به شارژر اصلی ۹۰۰ میلی‌آمپری است را با شارژری مثلا ۲،۱۰۰ میلی‌آمپری شارژ کنید، خطر انفجاری وجود دارد؟

پاسخ ابتدایی به سؤال بالا، خیر خواهد بود. درواقع، کاربر می‌توان هر دستگاه USB را به هر کابل USB و هر پورت USB متصل کند و خطر انفجاری وجود ندارد. امروزه شارژرهای پرسرعت متعدد با شدت جریان بالا در بازار وجود دارند که بسته به توانایی دریافت گوشی‌هاش هوشمند، آن‌ها را با سرعت بالاتری شارژ می‌کنند. تاکنون نیز مشکل خاصی در استفاده از شارژرهای با شدت جریان بالا گزارش نشده است.

باوجود کم‌خطر بودن استفاده از شارژر قوی‌تر برای دستگاه ضعیف‌تر، نمی‌توان از اهمیت عمر و سال تولید گجت، غافل شد. درواقع سال تولید دستگاه شما نشان می‌دهد که آیا می‌توان آن را با سرعت بیشتر شارژ کرد و آیا اصلا از شارژر دیواری پشتیبانی می‌کند، یا خیر. USB Implementers Forum در سال ۲۰۰۷ استانداردی به‌نام Battery Charging Specification منتشر کرد که روش‌های سریع‌تر را برای شارژ کردن دستگاه‌های USB شرح می‌داد. طبق استاندارد مذکور، شارژ کردن دستگاه با پورت‌های USB کامپیوتر شخصی یا شارژرهای دیواری تدوین شد. کمی بعد، اولین نسل از دستگاه‌هایی متولد شدند که از استاندارد شارژ جدید پشتیبانی می‌کردند.

کاربر امروزی دنیای فناوری که از دستگاه‌های مدرن استفاده می‌کند، به‌راحتی امکان استفاده از شارژهای با شدت جریان بالا و شارژ سریع‌تر دستگاه را دارد. درباره‌ی دستگاه‌‌های قدیمی‌تر، باید استاندارد شارژ دستگاه بررسی شود و عموما نمی‌توان انتظار شارژ سریع‌تر دستگاه را داشت. در نمونه‌های قدیمی‌تر با عمری بیشتر از ۱۰ سال، دستگاه‌ها تنها زمانی با پورت USB کامپیوتر شخصی شارژ می‌شوند که درایورد مخصوص روی آن‌ها نصب شده باشد.

شارژ سریع و نکات دیگر

بسیاری از گوشی‌های هوشمند امروزی قابلیت شارژ سریع را به مصرف‌کننده ارائه می‌کنند. استاندارد شارژ سریع در سال‌های اخیر با سرعت بالایی توسعه یافت و نسخه‌های متعددی از آن توسط شرکت‌های بزرگ همچون کوالکام منتشر شد. برای بهره‌مندی از فرایند شارژ سریع، باید شارژر مخصوص گوشی هوشمند یا گجت دیگر را خریداری کنید که عموما همراه‌با دستگاه عرضه نمی‌شود. از جدیدترین فناوری‌های به‌کارگرفته شده در شارژرهای سریع می‌توان به گوشی هوشمند Realme X50 اشاره کرد که با شارژر سریع ۶۵ واتی عرضه خواهد شد که ظاهرا در مدت ۳۰ دقیقه، دستگاه را به‌صورت کامل شارژ می‌کند.

درباره‌ی پورت‌های USB در کامپیوترهای شخصی یک نکته ناگفته ماند. همان‌طور که احتمالا متوجه شده‌اید برخی از پورت‌‌‌ها در برخی از کامپیوترهای شخصی توانایی شارژ کردن دستگاه متفرقه را دارند و برخی دیگر ناتوان هستند. درواقع پروت‌ها در دو نوع استاندارد و شارژر ساخته می‌شوند و برخی اوقات، شرکت سازنده برچسبی برای تمایز دادن آن‌ها استفاده نمی‌کند. البته تقریبا هیچ‌یک از لپ‌تاپ‌های امروزی چنین مشکلی ندارند و علامت‌هایی نیز برای نشان دادن قابلیت شارژ با پورت USB در آن‌ها دیده می‌شود.

استاندارد USB و شارژ کردن با پورت‌های استاندارد آن، تأثیر زیادی در آسان شدن زندگی کاربران دنیای فناوری داشته است. امروز با گسترش و همه‌گیری استفاده از USB-C شارژ کردن گجت‌ها بسیار آسان‌تر از سال‌های گذشته به‌نظر می‌رسد. شاید تنها بازیگری که باید به‌مرور وارد این استاندارد و اتحاد شود، اپل باشد که ظاهرا به‌زودی مجبور به هماهنگی می‌شود.