Bolehkah mengisi daya baterai dengan tegangan tinggi?
Mungkin kamu pernah mempunyai alat ukur berupa USB Meter, atau mungkin juga kamu pernah membaca artikel yang menyatakan kalau fast charging dilakukan dengan cara menaikan tegangan. Misalnya pada baterai lithium ion polymer, dimana tegangan pengisian akan naik jadi DC 9 volt saat mode fast charging aktif.
Jika kita tidak memahami secara mendalam dan praktek di lapangan bagaimana sistem pengisian dapat bekerja, kita nggak akan pernah mengetahui teknologi di baliknya dan kenapa teknologi tersebut di ciptakan.
Teknologi fast charging adalah salah sekumpulan sirkuit elektronik yang berfungsi untuk mengontrol pengisian daya baterai secara cerdas. Pengisian daya cepat melibatkan komunikasi dari ic regulator pada baterai ke ic regulator pada pewer supply/catu daya.
Saat kita mulai menancapkan USB ke adaptor pengisian yang mendukung fasth charging, kabel USb akan berkomunikasi dengan adaptor. Mereka saling mengirim data untuk mengontrol output daya yang di berikan oleh power supply.
Umumnya, power supply fast charging akan menaikan tegangan jadi lebih tinggi dari biasanya. Tegangan fast charging ada di kisaran DC 9v/11v/12v/20v. Adaptor akan memberikan tegangan yang di butuhkan berdsarkan perintah dari ic kontroler yang di kirim oleh smartphone.
Kenapa metode nya dengan menaikan tegangan, apakah benar baterai lithium ion polymer dapat di isi dengan tegangan tinggi? Jawabnya, tidak. Penaikan tegangan pada power supply adalah untuk meminimalkan jumlah arus yang mengalir melalui kabel USB.
Karena arus listrik yang tinggi akan membuat kabel jadi panas dan hilang daya dalam perjalanan. Pengisian sebenarnya, masih tetap sama dengan metode pengisian biasa. Yakni, baterai di isi daya dengan menggunakan tegangan yang sama dengan tegangan penuh baterai.
Dengan menaikan tegangan akan membuat arus listrik mengalir pada kabel jadi lebih kecil, dan kabel tidak akan mengalami panas berlebihan. Dan daya yang di transmisikan akan tetap sama. Bagaimana perkalian rumus matematisnya?
Contohnya ada charger adaptor DC 5 volt dengan daya 33 watt ( anggaplah ini sebagai daya murni ). Jika power supply tersebut memberikan output DC 5 volt maka arus nya adalah 33W/5 = 6,6 Ampere. Arus listrik tersebut cukup besar, di butuhkan kabel yang lebih tebal dan besar agar bisa melewatkan arus listrik tersebut.
Jika tidak, maka kabel akan panas, dan daya listrik yang mengalir akan berkurang akibat berubah ke dalam bentuk energi panas. Di sinilah peran dari teknologi fast charging, dia akan mengontrol power supply/adaptor agar memberikan tegangan tinggi namun dengan arus yang lebih rendah.
Contoh matematisnya, jika tegangan pengisian fast charging DC 9 volt dan daya nya 33 watt. Artinya arus yang di alirkan hanya 33/9=3.6A ( jauh lebih kecil dibandingkan arus 6 ampere ). Namun arus listrik sebesar ini juga masih bisa membuat kabel jadi panas, kabel listrik.
Oleh karena itu tegangan dapat di naikan ke versi yang lebih tinggi yakni 12 volt, 15 volt atau 20 volt. Semakin tinggi tegangan akan semakin rendah arus listrik yang mengalir. Kebanyakan smartphone kelas menengah/entri level menggunakan metode fast charging hanya maksimal 18 watt saja, ada juga yang sampai 20 watt.
Regulator Pengisian daya
Di dalam ponsel cerdas sudah terdapat ic regulator untuk menurunkan tegangan listrik yang di terima menjadi versi lebih rendah dan aman untuk mengisi daya baterai. Contohnya kebanyakan baterai smarphone modern menggunakan jenis lithium ion polymer yang dimana tegangan penuh nya adalah 4.2 volt.
Regulator dapat menurunkan tegangan ke level tegangan penuh, batas maksimal tegangan pengisian standar adalah 4.45 volt. Bisa lihat dua buah gambar yang di sertakan di bawah ini. Gambar pertama adlaah gambar baterai Xiaomi Redmi Note 11. Dengan garis bawah tanda merah adalah maksimal tegangan pengisian.
Dan berikut ini adalah gambar state of charge ( SOC ) baterai lithium ion polymer secara umum. Dimana tegangan 4.2 volt sudah mendekati posisi level penuh pada baterai.
Beragam tegangan pengisian, arus yang mengalir, dan lebar penampang kawat
Tiap pabrikan ponsel mempunyai cara berbeda-beda untuk mengaplikasikan bagaimana sistem fast charging mereka bekerja. Tapi untuk power supply/adaptor rata-rata sudah di buat untuk tujuan universal. jadi power supply dapat di kontrol oleh ponsel manapun yang kompatibel dengan charger tersebut.
IC regulator pada ponsel cerdas akan berkomunikasi dengan power supply untuk menentukan mode fast charging. IC akan mengedepankan sisi keamanan, seperti apakah ponsel sedang digunakan, berapa temperatur suhu baterai. Intinya, jika suhu naik fast charging akan di hentikan dan beralih ke mode normal, ini untuk menjaga baterai agar tetap aman.
Berikut ini adalah tegangan pengisian, daya mengalir, dan lebar penampang kawat. Lebar penampang kawat akan menggambarkan berapa tebal kabel USB yang akan di adopsi untuk mendukung pengiisan fast charging. Intinya, semakin tinggi tegangan akan semakin rendah arusnya.
| Tegangan | Daya | Arus | Lebar Penampang Kawat |
|---|---|---|---|
| 9 volt | 33 watt | 3.66 ampere | 1.6 millimeter |
| 11 volt | 33 watt | 3 ampere | 1.4 millimeter |
| 12 volt | 33 watt | 2.75 ampere | 1.2 millimeter |
| 15 volt | 33 watt | 2.2 ampere | 1 millimeter |
| 20 volt | 33 watt | 1.65 ampere | 0.8 millimeter |
Kesimpulan : Mengisi daya baterai lithium polymer menggunakan tegangan tinggi tidak bisa dilakukan, dan itu akan membahayakan baterai. Sebaliknya, tagangan tinggi pada power supply fast charging adalah metode pengisian untuk tujuan mengejar effisiensi dan mengurangi ukuran ketebalan kabel. Pada dasarnya, pengisian masih menggunakan tegangan standar DC 4.45V. Hanya saja, melibatkan penggunakan ic tegulator canggih untuk membantu mengontrol daya pengisian dengan berbagai parameter keamanan.
Tagged : #elektronika #teknologi #mekanikal , pada Minggu, 13 Agustus 2023 12:22 WIB
