باتری‌هایی که حیات رایانه را تامین می‌کنند

شاید تصورش سخت باشد که باتری تا چه حدی به عنوان یک قطعه حیاتی در رایانه‌های ما به حساب می‌آید، اما نیازی به گفتن نیست که بدون پیشرفت در فناوری باتری‌ها احتمالا هیچ رشدی در بازار لپ‌تاب‌ها به وقوع نمی‌پیوست. توانایی کارکردن پردازشگرهای همراه بدون سیم برق در مدت زمانی بیشتر از چند ساعت قابلیتی نبود که در ابتدا خالقان کامپیوتر به آن فکر کنند، اما در حال حاضر ماشین‌ حساب‌هایی که چندین هزار برابر اجداد خود توان پردازشی دارند، بین دستان ما قرار گرفته و به راحتی می‌توانید آن را داخل کیف‌هایمان منتقلشان کنیم. البته خواسته یا ناخواسته باید به وجود آنها توجه داشته باشیم، چرا که حیات دستگاه ما به این قطعه وابسته است.

با انواع باتری رایانه آشنا شویم

در واقع سه نوع باتری مختلف در کامپیوترها وجود دارد. این سه باتری کاملا با یکدیگر متفاوت هستند. حتی وظایفی که هر یک از آنها انجام می‌دهند به همدیگر ارتباطی ندارد که این خود جای تعجب دارد، یک مورد از این سه مورد را هر رایانه‌ای ملزم است داشته باشد، اما دو مورد بعدی فقط در رایانه‌های قابل حمل استفاده می‌شود و رایانه‌های رومیزی از آن بی‌بهره هستند:

• باتری سیموس «CMOS»
• باتری میانجی «Bridge»
• باتری اصلی

باتری CMOS

بخش مکمل تراشه‌‌های نیمه‌هادی اکسید فلز «Complementary Metal-Oxide Semiconductor» که معمولاً به اختصار تراشه CMOS شناخته شده توسط باتری جداگانه خود تغذیه می‌شود. باتری CMOS بر خلاف انواع باتری‌های دیگر در هر کامپیوتری وجود دارد. اندازه آنها تقریبا کوچک است (به اندازه سکه) و به طور کلی به اندازه طول عمر مادربرد (مثلاً 10 سال) به این برد برق‌رسانی می‌کند. عملکرد حقیقی این باتری تامین انرژی تراشه CMOS است که تنظیمات ساعت و تنظیمات سخت‌افزاری اصلی را ذخیره می‌کند. معمولا وقتی زمان رایانه به هم می‌خورد به معنی تمام شدن ظرفیت باتری CMOS است.

باتری میانجی

باتری بریدج را نمی‌توان در هر رایانه‌ای پیدا کرد. این مورد فقط به لپ‌تاپ‌ها محدود می‌شود. بنابراین همانطور که از نام آن پیداست، منبع تغذیه کمکی است که لپ‌تاپ را در هنگام تعویض باتری اصلی روشن نگه می‌دارد. این باتری به اندازه باتری اصلی بزرگ یا قدرتمند نیست، اما می‌تواند نیازهای برق را در مدت زمان کوتاه برطرف کند. اکثر مردم آن را با نام باتری پشتیبان می‌شناسند. ضمنا در لپ‌تاب‌های جدید که باتری‌ آنها به صورت داخلی نصب شده و در ساختار آنها امکان تعویض باتری در آنها وجود ندارد نیز همچون رایانه‌های رومیزی این باتری حذف شده است.

باتری اصلی

باتری اصلی منبع جایگزین برق به حساب می‌آید که لپ‌تاپ‌ها را قابل حمل کرده است. این ظرفیت برای ذخیره شارژ و تامین نیرو برای قطعات در زمان لازم است. این نوع باتری از چندین فناوری متمایز ساخته شده‌اند و در ادامه چند فناوری محبوب نسبت به سایرین آورده شده است:

• نیکل کادمیوم (NiCd)
• نیکل متال هیدرید (NiMH)
• یون لیتیوم (Li-ion)
• لیتیوم پلیمر (Li-ion polymer)

اکثر لپ‌تاپ‌های فعلی مجهز به باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر هستند. باتری‌های نیکل کادمیوم تا حدی رادیواکتیو بودند و در دفع آن‌ها مشکل وجود داشت و از این رو سازگار با محیط زیست نبودند. سپس باتری‌های نیکل متال هیدرید آمدند که بسیار بهتر شده بودند اما کماکان گران بودند و نیاز به تعمیر و نگهداری بالایی داشتند. باتری‌های لیتیومی مزایای متعددی نسبت به فناوری‌های قبلی دارند و حتی در خودروهای برقی نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

ظرفیت باتری رایانه

ظرفیت باتری‌ها با توجه به توان تحویلی به ازای وزن، مدت زمان مورد نیاز برای تخلیه کامل و چرخه‌های مفید قابل ارائه برای شارژ صفر تا ۱۰۰ اندازه‌گیری می‌شود. توان اغلب بر حسب وات ساعت بر کیلوگرم یا Wh/kg اندازه‌گیری می‌شود. تخلیه خود به خود به این واقعیت اشاره دارد که تمام باتری ها هنگام ذخیره شدن، توان خود را طی گذشت زمان «حتی بدون استفاده کردن هم» از دست می‌دهند. تعداد چرخه‌های مفید قابل ارائه به این اشاره دارد که چند بار یک باتری را می‌توان از شارژ کامل به تخلیه کامل رساند قبل از اینکه باتری دیگر نتواند برق را نگه دارد. باید با این واقعیت کنار بیایید که باتری‌ها در طول زمانی که تخلیه می‌شوند تحت تأثیر دما هستند. در دماهای بالاتر، سرعت تخلیه سریعتر است. قانون کلی که باید رعایت شود این است که آنها را در جای خنک نگهداری کنید و در دمای اتاق استفاده کنید.

نقاط ضعف و قدرت باتری‌های نیکل کادمیوم

طی آزمایش‌هایی که در آزمایشگاه شرکت Cadex Electronics انجام شد، باتری‌های نیکل کادمیوم 1500 چرخه عمر داشتند، به این معنی که قبل از توقف فعالیت 1500 بار از شارژ کامل به تخلیه کامل می‌رفتند. با این حال، به دلیل شیمیایی بودن ساختار این باتری، نیکل کادمیوم ممکن است به اصطلاح از اثر حافظه رنج ببرد. اثر حافظه یک واکنش شیمیایی است که اگر باتری قبل از شارژ مجدد به طور کامل تخلیه نشود، رخ می‌دهد. در این واکنش، کریستال‌هایی تشکیل می‌شوند که ظرفیت کامل را مهار می‌کنند. به نظر می‌رسد باتری سطح پایین‌تری از شارژ را به یاد می‌آورد. ضمنا تخلیه کامل هرگز به معنای پایین آوردن باتری به 0 ولت نیست، که می‌تواند به طور غیر قابل برگشتی به باتری آسیب وارد کند. بلکه مفهوم تخلیه کامل به معنای پایین آوردن سطح شارژ باتری به ولتاژ پایان تخلیه اسمی ( End of Discharge Voltage یا EODV) است.

کمپانی Cadex در آزمایشات خود دریافت که اگر باتری‌های نیکل کادمیوم «به‌کارگرفته» نشوند یا به طور دوره‌ای با چرخه‌های تخلیه و شارژ کامل نگهداری نشوند، عمر مفید آن می‌تواند تا سه برابر کاهش یابد. در این صورت، باتری‌ها تنها 500 چرخه دوام خواهند داشت. بنابراین، اگر از رایانه (یا هر تجهیزات دیگری که با باتری نیکل کادمیوم کار می‌کند) استفاده می‌کنید، مهم است که از این باتری‌ها نگهداری کنید. از بین سه نوع اصلی ذخیره‌سازهای انرژی رایانه سلول‌های نیکل کادمیومی ماندگاری متوسطی دارند. اگر در دمای اتاق نگهداری شوند، حدود 20 درصد شارژ خود را در ماه از دست خواهند داد. در واقع، پس از اینکه آنها را از شارژر خارج کردید، ظرف 24 ساعت 10 درصد از ظرفیت خود را از دست می‌دهند. در عرض پنج ماه، باتری‌های شما به طور کامل تخلقه خواهند شد؛ مگر اینکه از آنها نگهداری کنید. از طرف دیگر اگر به درستی ذخیره و نگهداری شوند، طولانی‌ترین عمر مفید را در بین هر سه مورد دارند. آنها همچنین مجریان فوق‌العاده‌ای در امر ذخیره‌سازی انرژی هستند. اگر از آنها مراقبت شود، می‌توانند در اواخر عمر تقریباً همان شارژی را که در دوران جوانی داشتند ذخیره کنند. چه کسی دوست ندارد این عملکرد را از باتری ببیند که نسبت به لیتیومی‌ها قیمت کمتری دارد؟