اگرچه فناوری شارژ بیسیم که تحت عنوان عمومی شارژ وایرلس (Wireless Charging) در میان مردم شناخته می‌شود از جذابیت بالایی برخوردار است، اما محدودیت‌های به ارمغان آورده شده توسط آن در حال حاضر از میزان بهینگی کاسته و شارژ معمولی و توسط سیم را به انتخاب ایده آل تبدیل کرده است. در طی پنج سال گذشته، سرعت شارژ و توان خروجی شارژرهای بیسیم در برخی از تلفن‌های همراه پرچم‌دار از 5 به 10 و یا حتی 15 وات بهبود پیدا کرده است که این مهم خود یک پیشرفت قابل توجه محسوب می‌شود، اما با سرعت شارژ اسمارت‌فون‌هایی همچون Galaxy S20 کمپانی سامسونگ یا و Mate X کمپانی هواوی در محدوده متغیر بین 45 تا 55 وات توسط سیم، فناوری مورد بحث هنوز هم با فاصله بسیار زیادی عقب‌تر می‌باشد؟ اما دلیل این امر چیست و چرا با وجود پیشرفت عظیم تکنولوژی، سرعت شارژ شارژرهای بیسیم در مقایسه با نوع مبتنی بر سیم آن همچنان بسیار پایین‌تر است؟ بهتر است تا پیش از پرداختن به پاسخ این پرسش با نحوه چگونگی عملکرد فناوری شارژ بیسیم آشنایی بیشتری پیدا کنیم.


آشنایی با نحوه عملکرد فناوری شارژ بیسیم (Wireless Charging)

شارژرهای بیسیم توان خروجی را از طریق فرآیندهای القا و رزونانس مغناطیسی به تلفن‌های همراه منتقل کرده و از این طریق به احیای دوباره انرژی باتری آن‌ها می‌پردازند. به بیانی ساده‌تر، شارژرهای بیسیم جریان الکتریسیته یا به عبارتی دیگر برق را از پریز دریافت کرده و با چرخاندن آن حول یک کویل (سیم‌پیچ) به تولید میدان مغناطیسی می‌پردازد. از آن سمت در ساختار تلفن همراه هوشمند دارای قابلیت پشتیبانی از این فناوری نیز یک سیم‌پیچ دیگری قرار گرفته است که با ارتباط برقرار نمودن با میدان مغناطیسی تولیدی توسط کویل شارژر، جریان الکتریکی تولید و سپس برای شارژ باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند اگرچه در حالت کلی ساده به نظر می‌رسد، اما با عمیق‌تر شدن در جزئیات آن چالش‌هایی را به نمایش در می‌آورد.

قانون القای فارادی بیان می‌دارد که یک میدان الکتریکی همیشه به تولید یک میدان مغناطیسی و بالعکس منتهی می‌شود. این قانون بیانگر آن است که تمامی دستگاه‌ها و سیم‌هایی که با استفاده از جریان الکتریکی به فعالیت پرداخته و یا جریانی از طریق آن‌ها عبور می‌کند یک میدان مغناطیسی با بزرگی متناسب با جریان مورد استفاده یا عبوری را در اطراف خود ایجاد می‌کنند، بنابراین لامپی که هم‌اکنون در اتاق شما روشن است نیز میدان مغناطیسی مربوطه را حول خود ایجاد کرده است، اما این میدان متأسفانه برای شارژ باتری تلفن همراه قابل استفاده نمی‌باشد، زیرا اسمارت‌فون‌های نوین و امروزی برای عملکرد تحت میدان‌های مغناطیسی با شدت و نرخ مشخص طراحی شده‌اند.
شدت و نرخ به‌خصوص میدان‌های مغناطیسی قابل استفاده توسط تلفن‌های همراه هوشمند اغلب در قالب استانداردهایی بیان می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به استاندارد شارژ بیسیم Qi اشاره کرد. هر استاندارد با توجه به مشخصات فنی خود از سرعت شارژ متفاوتی برخوردار بوده و به همین دلیل (به عنوان مثال) تلفن همراه سامسونگ دوست شما به دلیل برخورداری از سیم‌پیچ تخصصی به کار رفته در طراحی آن می‌تواند با توان 15 وات و سرعت بیشتری نسبت به گوشی شما شارژ شود.
همان‌طور که پیشتر نیز اشاره شد، بزرگی و شدت میدان مغناطیسی شکل گرفته پیرامون یک دستگاه الکتریکی با میزان جریان عبوری و یا مورد استفاده توسط آن رابطه مستقیم دارد، بنابراین در حالت تئوری، با افزایش بزرگی جریان الکتریکی می‌توان شدت میدان مغناطیسی تولیدی توسط شارژرهای بیسیم را بهبود داده و در نتیجه با افزایش توان خروجی (به عنوان مثال از 15 وات به 50 وات)، سرعت شارژ را با فزونی بیشتری همراه نماییم. این پیشنهاد در حالت کلی عملی می‌باشد، اما متأسفانه سخت‌افزارهای شارژ بیسیم امروزی از راندمان کافی برای شارژ دستگاه در سرعت بالا برخوردار نبوده و محدودیت‌های بعضاً قابل توجهی را با خود به همراه آورده‌اند.
درست همانند لامپ‌های رشته‌ای دوران گذشته، شارژرهای بیسیم امروزی نیز حرارت بالایی را تولید کرده و تأثیر این موضوع مستقیماً بر باتری تلفن همراه با بروز مشکلاتی همچون انفجار، بادکردگی و یا خرابی آن قابل مشاهده می‌باشد. اگر تاکنون گوشی خود را با استفاده از یک شارژر بیسیم شارژ کرده باشید، حتماً به این نکته پی برده‌اید که دستگاه در مقایسه با حالت شارژ با سیم گرم‌تر شده و حرارت بیشتری را تولید می‌کند که علت آن به تبدیل میدان مغناطیسی به جریان الکتریکی توسط کویل موجود در داخل تلفن همراه باز می‌گردد. بنابراین امکان افزایش سرعت شارژرهای بیسیم هم‌اکنون نیز امکان‌پذیر است، اما انجام آن سلامت تلفن همراه و یا حتی شخص را تهدید می‌کند.

از جمله دیگر چالش‌های پیش روی توسعه‌دهندگان برای افزایش سرعت شارژ شارژرهای بیسیم می‌توان به مقوله دقت یا به عبارتی دیگر Precision اشاره کرد. برخی از شارژرهای بیسیم در حضور قطعات فلزی همچون کلید (قرار داشتن قطعه فلزی در محدوده پوشش میدان مغناطیسی تولید شده) اقدام به شروع فرآیند شارژ نمی‌کنند. این رفتار در حقیقت یک سنجه محافظتی می‌باشد تا از افزایش حرارت قطعات فلزی در نتیجه میدان مغناطیسی تولید شده توسط شارژر و بروز مشکلات مختلف جلوگیری شود. همان‌طور که پیشتر نیز اشاره شد، با افزایش توان خروجی شارژرهای وایرلس، شدت میدان مغناطیسی تولیدی نیز افزایش یافته و لذا طراحی الگوریتم‌های ویژه برای ایجاد محدودیت در فاصله تحت پوشش توسط پدهای شارژ و یا تشخیص بهینه اشیاء فلزی لازم و ضروری می‌باشد. از جمله دیگر راهکارهای موجود در این حوزه می‌توان به افزایش محدوده تحت پوشش توسط شارژر بیسیم (به عنوان مثال 20 متر) و کاهش سرعت آن اشاره کرد تا دستگاه پیوسته در حال شارژ باشد، اما این مهم ممکن است به کاهش سلامتی باتری‌های لیتیومی و بروز رفتارهای عجیب و قریب از جانب آن‌ها منتهی شده و نیاز به استفاده از فناوری‌های جدیدتر احساس می‌شود.

منبع: sakhtafzar.com