Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Развитие технических параметров смартфонов, таких как разрешение экрана, количество ядер процессора требуют и увеличение аккумуляторных батарей для питания телефона в течение хотя бы полного дня.

Емкость аккумуляторов увеличить не совсем просто, на сегодня хорошие аккумуляторы имеют емкость больше 4000 мА•ч, а большинство – от 2000 до 4000 мА•ч.

Но при постоянном использовании смартфона этого может не хватить до следующей зарядки.

Отчасти эту проблему может решить беспроводная зарядка для телефона. Развитие таких систем для смартфонов идет уже несколько лет. Эти системы используют не только в области зарядки смартфонов. Например, в быту беспроводную зарядку используют бритвы и зубные щетки.

Беспроводное зарядное устройство телефонов может хорошо послужить в общественных местах таких как вокзалы, кафе, офисы. Есть возможность использовать такую зарядку в автомобиле. То есть там, где вы можете подзарядить свой телефон без поиска свободной розетки сетевого напряжения.

Некоторые модели современных смартфонов уже имеют систему беспроводной зарядки аккумулятора. Но такие возможности зарядки имеют ряд ограничений, которые пока сдерживают их развитие.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Принцип работы беспроводной зарядки

В основу работы беспроводной передачи электрической энергии положен принцип электромагнитной индукции.
При подаче переменного тока на проводящую катушку возникает электромагнитное поле в пространстве.

Если в это переменное электромагнитное поле поместить проводник (провод), то под воздействием меняющегося магнитного поля в нем возникнет электродвижущая сила.

Вот эта электродвижущая сила (ЭДС) и создает во второй катушке (приемнике) электрический ток.

Все это немного сложно, если совсем просто, то благодаря электромагнитной индукции когда поместить рядом две катушки и на одну из них подать переменный электрический ток, то во второй возникнет свой переменный ток. Преобразовав этот переменный ток в постоянное напряжение нужной величины можно зарядить аккумулятор.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Для достижения большей эффективности (КПД) приемник должен располагаться рядом с передатчиком. Иначе большая часть поля расходуется впустую.

  • Использование резонанса (работа на одной частоте) позволяет немного увеличить расстояние между приемным и передающим модулем.
  • Передающее устройство нужно подключать к розетке сетевого напряжения, так что совсем избавиться от проводов не получиться.
  • Связь между катушками осуществляется посредством электромагнитного поля, которое проходит через воздушный зазор, так же может проходить и через пластик, дерево и другие не металлические поверхности.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Логика работы беспроводной зарядки для телефона:

  • Сетевое напряжение преобразуется в высокочастотный переменный ток (АС).
  • Переменный ток (АС) подается на передающую катушку с помощью электронной схемы передатчика. Этот ток индицирует электромагнитное поле в передатчике.
  • Если в пределах заданного расстояния находится приемная катушка, то на нее начинает действовать переменный магнитный поток.
  • Магнитный поток генерирует переменный ток в приемнике.
  • Ток, протекающий в катушке приемника, преобразуется в постоянное напряжение (DC) с помощью электронной схемы. Этим постоянным напряжением и идет подзарядка аккумулятора.

При применении электромагнитной индукции в зарядном устройстве нужно точно располагать катушки приемника и передатчика друг относительно друга. Даже есть рисунок на предающем устройстве, как правильно располагать смартфон. Скорость зарядки будет меньше, чем при использовании проводной зарядки. В одно время может заряжаться только одно устройство.

При использовании резонансной зарядки параметры меняются. Как выше написано, принцип резонанса предполагает настройку передающего контура и приемного на одну частоту. Но есть несколько отличий от метода использования только электромагнитной индукции.

Большая свобода в пространстве: теперь не нужно точно позиционировать телефон на передающем модуле.

Появляется возможность зарядки нескольких устройств. Это возможно при использовании нескольких катушек со своими частотами.

Увеличивается скорость зарядки.

Развитие

Развитием беспроводной зарядки занимаются в мире две большие группы Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance (объединение A4WP и PMA), есть еще несколько групп малоизвестных в мире, стремящихся продвигать свои собственные более уникальные технологии.

На сегодня основным стал стандарт, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium (WPC). Этот стандарт носит название Qi (на русском произносится как “ци”).

Многие производители смартфонов поддерживают этот стандарт. Так что покупая передатчик Qi нужно что бы и приемник в телефоне так же его поддерживал, а сам передающий модуль может быть и сторонней фирмы.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Стандарт Qi обеспечивает зарядку мощностью до 5 Вт и силой тока 1 или 2 А, при напряжении 5 В. Такие же параметры имеют и проводные зарядки с интерфейсом USB.

Qi так же позволяет приемнику и передатчику обмениваться информацией по своему протоколу. Передатчик запрашивает приемный модуль о поддерживаемых стандартах, уровне зарядки, что позволяет регулировать силу заряда и отключение передающего устройства, если аккумулятор полностью зарядится. Последняя версия Qi имеет КПД около 80% и допускает расстояние между приемником и передатчиком до 45 мм.

На сайте Wireless Power Consortium указано, что сертификацию Qi получили около 1080 устройств.

А вот AirFuel продвигает свой стандарт РМА. Он меньше распространен, но некоторые производители мобильной техники поддерживают и его. А в отдельных устройствах есть поддержка сразу двух стандартов и РМА, и Qi.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Различиями между стандартами Qi и РМА являются частота передачи и протокол соединения.

Вредность и безопасность

Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей. Сила электромагнитного поля быстро падает с увеличением расстояния от источника больше 5 см.

Так что существующие беспроводные зарядки для телефонов можно считать безвредными и безопасными для человека.

Достоинства и недостатки

Главные преимущества, которые можно увидеть в конструкции и методе передачи энергии:

  1. Отсутствие проводов, подключаемых к мобильнику. Не расшатывается разъем USB на телефоне, никто случайно не зацепит. Хотя сам передатчик подключается к розетке проводом.
  2. Возможность использовать несколько передатчиков в здании и переходя из комнаты в комнату не нужно носить с собой зарядку. Можно просто перейдя в другую комнату положить смартфон на передатчик и зарядка продолжится.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

К недостаткам можно отнести:

  1. Большее время зарядки, чем от штатного блока питания.
  2. Большая стоимость самого устройства беспроводной зарядки по сравнению с обычным зарядным.

Беспроводная зарядка для телефона своими руками

Если нужное устройство не поддерживает стандарт беспроводной зарядки, то можно сделать такую зарядку и своими руками.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Самый простой способ сделать беспроводную зарядку – это купить передатчик и для телефона приобрести специальный чехол или насадку, которые имеют приемный модуль. Такой приемник подключается к смартфону через обычный зарядный разъем.

Беспроводные зарядные устройства для мобильных телефонов в видеообзоре:

Беспроводная зарядка телефонов обновлено: 13 сентября, 2018 автором: PC.ru

Как работает беспроводная зарядка: 5 качеств технологии

В сфере зарядок для электродевайсов «революционные» события – явление нечастое. Одним из последних достижений стала унификация разъемов на Android-смартфонах и кнопочных аппаратах благодаря USB. 

Теперь пришла очередь беспроводных зарядных устройств – тут даже Эппл поднапрягся и выпустил три серии Айфонов с поддержкой этой функции. Но что на деле из себя представляют бесконтактные приборы, каков их принцип работы и сколько правды в интернет-мифах об их вредности? Вся полезная информация – в статье.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Что такое беспроводная зарядка?

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Беспроводная зарядка вроде модели Wireless Charging представляет собой панель, передающую энергию гаджету, который на ней лежит. Само же устройство питается от электросети. Существуют также модели, работающие, как павербанк – интегрированный аккумулятор позволяет использовать девайс без привязки к источнику электроэнергии. Такое качество выручит в автомобиле, на природе, экстренной ситуации. Единственное, что требуется от владельца – своевременно заряжать накопитель.

Официальной датой появления устройства считается 2009 год. Отправной точкой стало основание Консорциума беспроводной электромагнитной энергии. До этого компании экспериментировали с модификациями и предлагали зарядники, рассчитанные на конкретные модели телефонов. 

Полезно знать: Как правильно заряжать смартфон. 5 простых советов, которые помогут продлить срок службы батареи

Чтобы навести порядок в сфере и унифицировать приборы, производители гаджетов и сопутствующей электроники решили объединить усилия и разработать базовый стандарт беспроводных станций.

Эталоном стала технология Qi: зарядки, функционирующие на ее основе и соответствующие ее требованиям – универсальны и взаимозаменяемы.

Смартфону, совместимому с Qi, подойдет каждая из них, независимо от бренда.

Принцип работы 

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Основой для создания устройств стала электромагнитная индукция, поэтому зарядки этого типа часто называют «индуктивными» или «магнитными». Принцип ее действия заключается в способности электромагнитного излучения передавать ток на небольшом расстоянии без проводов. Для этого требуются две катушки, одна из которых будет проводником, а вторая – выступать в роли приемника. Если расположить их близко друг к другу и пустить на первую ток переменного типа, на второй, приемнике, также сформируется переменный ток. Применять его как источник энергии для телефона можно после трансформации в постоянное напряжение требуемой величины.

Для активных пользователей: ТОП-10 смартфонов с мощным аккумулятором

Работа беспроводной зарядки для iPhone 8 и 8 Plus, так же как и аналогов, зависит от расстояния между проводником и приемником. При отдалении магнитное поле растрачивается зря, и технология работает не так, как ожидается.

Для качественного контакта подходит не только воздушное пространство между элементами. Магнитному полю не помеха пластик, стекло, дерево. Не пропустит его только металл. При этом различные модели приборов обладают определенными параметрами допустимого расстояния и скорости поступления заряда.

Читайте также:  Ремонт компьютерного блока питания своими руками

Стандарт QI

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Принятый Wireless Power Consortium образец Qi прочно утвердился на рынке и массово используется для производства беспроводных зарядок. Название правильно читается, как «Ци». В китайской культуре это слово означает энергию природы, Вселенной.

Чтобы соответствовать стандарту, прибор должен обладать такими характеристиками:

В новых моделях предусмотрен протокол для обмена данными между проводником и приемником. С его помощью проводник получает информацию о подключаемом устройстве, включая уровень заряда и емкость батареи. На основе этих показателей определяется нужная сила тока, а также происходит автоматическое отсоединение зарядки, когда аккумулятор заряжен на 100%.

Что выбрать: Li-pol или li-ion – что лучше: сравнение 2-х видов аккумулятора

Вред от бесконтактной зарядки

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Каждое новая технология или прибор, работающие с использованием невидимых глазу физических явлений и процессов, долгое время вызывают у части общества суеверный страх и опасения. Даже микроволновки до сих пор обвиняют в тайном влиянии на здоровье человека, продукты и глобальное потепление. И это при более чем 50-летней истории существования и применения.

Так же происходит и в случае зарядки на расстоянии. Незнание элементарных законов физики – благодатная почва для появления мифов и домыслов о вреде приспособлений для iPhone Х и других моделей. Вот два самых популярных из них с опровержением:

1. Миф: Электромагнитные волны работающего прибора облучают человека и наносят здоровью ущерб. Реальность: Излучение относится к неионизирующему типу, поэтому никоим образом не воздействует на человеческий организм. К тому же электромагнитное поле, которое формируют устройства, не превышает 50 мм. А значит, оно окончательно распадется уже в полуметре от источника.

В тему: Почему смартфон быстро разряжается: 6 причин, советы и решения

2. Миф: Бесконтактное зарядное форсирует износ аккумулятора, уменьшает емкость. Реальность: Батарею портит не собственно использование технологии, а неправильное ее использование.

Частые подзарядки вместо полноценной «заправки» на 80-90%, работа с гаджетом в процессе заряжания ускоряют растрату ресурса накопителя. Обычно емкость начинает падать после 500-го зарядного цикла.

«Подпитка» батареи по нескольку раз в день существенно приближает этот момент.

Перспективы развития

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Зарядки беспроводного типа сейчас находятся на этапе активных исследований и поиска альтернативных Qi решений. Главная задача, по мнению производителей и потребителей, заключается в расширении радиуса покрытия, повышения КПД и использования других источников энергии.

Так, американцы тестируют технологию передачи электромагнитной волны от роутера через свободные каналы wi-fi. При этом дистанция между транслятором и приемником во время успешного эксперимента составила 8 метров.

Ключевые особенности беспроводных устройств Samsung и других брендов – польза для USB-портов смартфонов, которые прослужат дольше, и сокращение количества проводов для гаджетов. Кроме того, приборы оптимальны для использования в публичных местах – аэропортах, ресторанах, офисах. 

Взять в путешествие: Какое портативное зарядное устройство купить? 5 советов – как выбрать повербанк

Но цена на хорошие бесконтактные приспособления еще «кусается». Поэтому снижение себестоимости и, соответственно, рыночных расценок – эффективная мотивация выбрать и купить новинку. А доступность товара, как правило, приводит к массовому распространению и популярности аксессуара.

Лучшие аппараты:

МодельСовместимостьВыходной ток, мАВыходное напряжение, В
Wireless Charging Pad         Android, Iphone 8, iPhone 8+, Iphone X   1 до 15
Samsung Galaxy S8 Galaxy S8, Galaxy S8+ 1 до 9
Wireless Charging Android, Iphone 8, iPhone 8+, Iphone X 1 до 7,5

Беспроводное устройство для зарядки iPhone или других смартфонов – современный аксессуар, которым удобно пользоваться в домашних и офисных условиях. USB-вход дольше будет, как новенький, да и смотрится аксессуар стильно и элегантно, в отличие от вечно болтающихся и свисающих из розеток шнуров. 

Чтобы не испортить батарею, придется соблюдать правила и отучиться от привычки снимать с зарядки и юзать телефон, заряженный на 50-55%. Что до манипуляций с гаджетом во время зарядки, так это вредит и в случае со стандартными зарядными блоками. И да, от чехлов из металла нужно либо отказаться совсем, либо снимать каждый раз перед установкой на бесконтактное приспособление.

Как работает беспроводная зарядка для телефона: принцип работы, как пользоваться, как устроена

Беспроводная зарядка для мобильных устройств – относительно новая функция передачи энергии на расстояние, способная избавить владельца гаджета от проблем с запутанными, порванными или сгоревшими проводами.

С каждым годом число поклонников бесконтактных приборов постоянно растёт. К сожалению, не все мобильные устройства могут поддерживать бесконтактную зарядку, но существует испытанный способ обхода такого ограничения.

Ниже будет детально рассмотрено, как работают устройства беспроводной зарядки, особенности конструкции приборов, существующие стандарты, способы передачи энергии, а также преимущества и недостатки новейшей технологии.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаБеспроводная зарядка смартфонов

Что это такое

Сначала выясним, что такое беспроводная зарядка. В общем смысле это прибор, работа которого базируется на технологии передачи энергии бесконтактным способом, т. е. без провода, основанной на явлении электромагнитной индукции.

Конструктивно она состоит из приёмника, расположенного на заряжаемом устройстве, и передатчика — зарядной станции. Сейчас используют преимущественно в носимой электронике типа смартфонов и умных часов.

Но ведутся разработки, связанные с передачей большей мощности, например, чтобы заряжать электромобили.

Как устроена беспроводная зарядка

Возможность передачи электрической энергии на расстояние была практически доказана ещё Николой Тесла на Всемирной выставке 1893 года, проходившей в Чикаго. Однако стремительное развитие началось лишь в XXI веке. Толчком к этому послужило массовое распространение аккумуляторных гаджетов.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаКатушка внутри зарядной станции

Как отмечалось ранее, работа беспроводных зарядных устройств базируется на принципе передачи электроэнергии с помощью электромагнитной индукции.

Из чего же состоит система? Она содержит катушки приёмника и передатчика: они индуктивно соединены между собой. Катушки плоские намотаны концентричными кольцами — в зарядной станции выполняется обычно проводом.

А в гаджете может быть катушка на ферритовом основании, выполненная печатными проводниками, либо катушка с тонким проводом.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаПриёмник беспроводной зарядки в разобранном виде

Когда переменный ток подаётся на первичную катушку, вокруг неё появляется электромагнитное поле. Под его действием в обмотке приёмника индуцируется электродвижущая сила, за счёт которой возникает ток, заряжающий аккумулятор гаджета.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаСхема работы беспроводных зарядных устройств

Принцип работы

Чтобы пользоваться бесконтактным зарядным устройством, гаджет должен быть оборудован индукционными катушками. По этой причине такая зарядка не работает со всеми моделями смартфонов и планшетов.

Как было написано выше, система бесконтактной передачи энергии включает две катушки, связанные электромагнитным полем, которое свободно проникает сквозь воздушный зазор. При этом пластиковые, деревянные и другие неметаллические материалы не будут препятствием. Чтобы лучше понимать, как работает беспроводная зарядка для телефона, просмотрите  этапы передачи и преобразования энергии:

  • Входящее сетевое напряжение превращается в высокочастотный переменный ток.
  • Электронная схема передатчика подаёт ток на первичную катушку – индуцируется магнитное поле.
  • В работу включается приёмная катушка. Под действием магнитного поля генерируется переменный ток.
  • Управляющая схема превращает ток в постоянное напряжение, от которого заряжаются аккумуляторы мобильных устройств.

Для эффективной зарядки необходимо точное расположение приёмника и передатчика относительно друг друга. Правильная схема размещения устройств обычно находится в инструкции по эксплуатации или руководстве пользователя.

«Важно! Несмотря на активное развитие технологии беспроводных зарядок, компании не могут добиться высокого КПД устройств. У многих моделей этот показатель не превышает 80 % (а чаще и 60 %), по сравнению с 90-95 % у проводных аналогов.»

Какие есть стандарты беспроводной зарядки

Первенство в разработке бесконтактных зарядок принадлежит компании Wireless Power Consortium (WPC), начавшей работу над стандартом QI ещё в 2008 году.

С корпорацией сотрудничает много известных брендов – Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola и Nokia. Смартфоны Apple, а также модели линейки Galaxy S от Samsung используют стандарт WPC.

Компания постоянно модернизирует выпускаемые продукты – последние модели приёмников, поддерживающие Qi 1.2, демонстрировали эффективную зарядку на расстоянии 45 мм.

Любая установка, работающая по стандарту Qi, представляет собой магнитно-индукционную станцию. Установка передаёт электрическую энергию на расстояние, применяя частоту переменного тока в 100-200 кГц.

Чтобы зарядить гаджет от такого прибора, он должен поддерживать определённый диапазон её частот. Ведущая особенность этих устройств – магнитное поле свободно проходит через неметаллические материалы, включая пластик, стекло и кожу.

Использовать беспроводную зарядку на смартфоне с металлической задней панелью или чехлом не получится.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаБеспроводная зарядка QI Fantasy

Рассмотрим другие стандарты, которые внедряют на телефонах и других гаджетах:

  • PMA, разработанный компанией Power Matters Alliance. Был распространён в США. Продвижением продукта занимались телекоммуникационный гигант AT&T и сеть кофеен Starbucks (встраивали устройства для передачи энергии прямо в столики своих заведений). В 2015 г. компания вошла в состав AirFuel Alliance, который производит альтернативные приборы для беспроводного восстановления энергии – магнитно-резонансные станции.
  • Rezence от компании Alliance For Wireless Power (A4WP). До 2015 г. – конкурент QI и PMA, сотрудничавший с корпорациями Intel, Qualcomm, Samsung Electronics. В настоящее время – член альянса AirFuel, который обещает пользователям принципиально новые зарядные станции. Сейчас разработки внедряют в некоторые устройства и аксессуары, число которых сравнительно мало – https://airfuel.org/wireless-power/products/.
Читайте также:  Самая большая литиевая аккумуляторная батарея в мире

С каждым годом число устройств, поддерживающих бесконтактное восстановление энергии, неуклонно растёт. По этой причине становится актуальным вопрос, как точно определить, поддерживает ли телефон беспроводное восстановление заряда? Ответ есть на официальном сайте или в технической документации модели.

Как пользоваться беспроводной зарядкой для телефона

Рассмотрим, как правильно подключиться к беспроводной зарядке типа wireless charger сразу после покупки:

  • Требуется подключить прибор к питающей сети через адаптер или USB-порт компьютера. Устройство будет оповещать звуковым или световым сигналом о готовности к работе.
  • Поместите гаджет в центр платформы, если иное расположение не предусмотрено инструкцией производителя. Если смартфон не отреагировал на это действие, скорее всего, на устройстве необходимо включить функцию беспроводной зарядки.

Оказывается, всё достаточно просто – зарядить под силу даже неподготовленному пользователю.

При покупке нового устройства требуется посмотреть на его мощность. Этот показатель меняется в пределах от 5 до 20 Вт у разных производителей и зависит от назначения прибора.

В процессе работы беспроводной зарядки устройство разогревается сильнее обычного. Чтобы избежать негативных последствий перегрева, требуется обеспечить нормальный приток воздуха к прибору для естественного охлаждения. Не стоит заряжать его в чехле, препятствующему нормальной циркуляции воздуха.

Плюсы и минусы технологии беспроводной зарядки

К ведущим преимуществам рссматриваемых приборов относятся:

  • Отсутствие проводов сохраняет целостность зарядного разъёма.
  • Не потребуется искать соответствующий кабель.
  • Процесс зарядки начинается после установки устройства на платформу.
  • Очень удобно заряжать сразу даже несколько гаджетов, находящихся в разных комнатах: достаточно поместить смартфон на панель — и процесс восстановления энергии продолжится.

Недостатками оказываются медленная скорость зарядки и достаточно высокая цена, по сравнению с классическими проводными приборами. Кроме того, далеко не все модели поддерживают стандарты бесконтактной зарядки, что вынуждает дополнительно приобретать универсальный приёмник.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаУниверсальный приёмник

У пользователей появляется вопрос, насколько будут безопасны для здоровья устройства бесконтактного восстановления энергии. Дело в том, что электромагнитное излучение относится к неионизирующему типу, поэтому не может нанести вред здоровью. Пока никто не представил доказательств того, что предложенные устройства несут какую-либо угрозу.

У беспроводных технологий большое будущее – ведутся исследования по повышению мощности и увеличению дальности устройств. В перспективе ожидаем установки, чтобы заряжать емкие батареи, наподобие тех, которые устанавливают в электромобилях.

Что такое и как работает беспроводная зарядка — коротко и понятно | Блог АЛЛО

На сегодняшний день есть несколько способов передачи электричества без проводов (то есть по воздуху): это можно делать с помощью лазера, специальных звуковых волн и с помощью электромагнитной индукции. Последний способ смело можно назвать коммерческим, про него мы сегодня и поговорим.

Содержание

Что это такое?

Метод электромагнитной индукции — самый распространённый, данная технология разрабатывается американской компанией Wireless Power Consortium (WPC) уже около восьми лет. Но чаще всего технология именуется Qi.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефонаТипичная Qi-зарядка от китайцев

Как это работает?

Беспроводная зарядка по данной технологии подразумевает наличие в зарядном устройстве и вашем смартфоне или планшете  специальных индукционных катушек. Если совсем уже «по умному», то данная технология основана на принципе магнитного резонанса или индуктивной передачи энергии (IPT). Вся зарядка устройства по технологии Qi проводится в пять шагов, которые приведены ниже:

  1. Напряжение сети преобразуется в высокочастотный переменный ток.
  2. Переменный ток посылается на катушку передатчика по цепи самого передатчика. После этого переменный ток индуцирует изменяющееся во времени магнитное поле в катушке передатчика.
  3. Переменный ток, протекающий внутри катушки передатчика, индуцирует магнитное поле, которое распространяется на катушку приемника (это происходит только в том случае, когда обе катушки расположены на максимально допустимом расстоянии друг от друга).
  4. Магнитное поле генерирует ток в катушке приемника. Процесс, посредством которого энергия передается между катушками передатчика и приемника, также называют резонансной связью.
  5. Ток, который попадет в катушку приемника, преобразуется в постоянный с помощью схемы приемника. После этого ток уже используется для зарядки аккумулятора устройства.

Беспроводная зарядка смартфонов и планшетов

За последние несколько лет число производителей смартфонов, которые предлагают поддержку функции беспроводной зарядки, неуклонно растёт. И даже те бренды, у которых нет таких устройств, предлагают различные специальные чехлы и зарядки, благодаря которым вы сможете заряжать аккумулятор с помощью индукционного метода.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Как я уже говорил выше, ведущим стандартом беспроводной зарядки является Qi, который был разработан компанией WPC. На данный момент (по информации это компании) в мире насчитывается более 900 продуктов, которые поддерживают данный стандарт «из коробки».

Дальше – лучше. Как не крути, а технологии не стоят на месте. С каждым днём на рынке появляется все больше устройств с поддержкой данной технологии.

За беспроводными зарядками будущее

Независимо от устройства или отрасли, удаление физического соединения, которое необходимо для зарядки или питания устройства, обеспечивает ряд преимуществ, хотя некоторые из них очевидны не сразу.

Только представьте, как будет удобно жить вообще без проводов? И это касается не только зарядки аккумуляторов. Чайник без проводов, телевизор без проводов, приставки без проводов. Только для этого придётся установить в своём доме или квартире специальное устройство, которое будет обеспечивать питанием все вышеперечисленные устройства.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Но это всё будущее, на данный момент технологии беспроводной зарядки имеют не только достоинства, но и недостатки.

Недостатки беспроводной зарядки

Как вы уже поняли из принципа работы, такая технология зарядки зависит от магнитного поля. Несмотря на то, что оно может быть достаточно мощным, оно всё же имеет короткий радиус действия. На сегодняшний день индукционная зарядка мобильных устройств не так эффективна, как при наличии физического соединения.

На данный момент размер катушек достаточно большой. Поэтому они занимают много места в корпусе вашего смартфона.

Опасна ли беспроводная зарядка?

Данный вопрос волнует многих, компания WPC даже несколько раз проводила специальные опыты на данную тему. Дабы не углубляться в подробности, постараюсь на данный вопрос ответить максимально просто и понятно.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

В индукционном методе зарядки используются электромагнитные волны, которые относятся к неионизирующему спектру, в отличие от рентгеновского излучения. Точно такие же волны используются для передачи сигнала обычного радио, роутеров и даже сотовых вышек. Вы ведь понимаете, что это не опасно?

В любом случае, пока ещё никто не предоставил прямых доказательств того, что беспроводная зарядка стандарта Qi может негативно влиять на здоровье человека, да их и не будет.

Итоги

За беспроводными зарядками будущее. Когда человечество сможет полностью избавиться от физического подключения, изменится не только мир мобильных устройств, но и вся инфраструктура.

А что вы думаете по поводу данной технологии? У вас есть устройства, которые поддерживают беспроводную зарядку?

Как работает беспроводная зарядка

На презентации своих новых смартфонов iPhone 8/8 Plus и iPhone X компания Apple чуть ли не главной фишкой устройств назвала поддержку функции беспроводной зарядки стандарта Qi.

Также был представлен коврик для беспроводной зарядки Air Power, который позволяет одновременно заряжать смартфон, Apple Watch и беспроводные наушники AirPods.

Беспроводная зарядка потихоньку становится стандартной функцией для флагманов А-бренда и не только.

Но так ли революционно решение Apple? Как же все-таки работает беспроводная зарядка на практике? Об этом и пойдет речь в статье.

Принцип работы беспроводной зарядки

Большинство беспроводных зарядных устройств используют магнитную индукцию и магнитный резонанс. Они предлагают разместить гаджет на специальной поверхности для автоматической зарядки, без необходимости подключения кабеля к устройству.

Разумеется, беспроводная зарядка не является действительно беспроводной. Ваш телефон, смарт-часы, планшет не нужно подключать к зарядке, но само беспроводное зарядное устройство все еще должно быть подключено кабелем к адаптеру питания или порту USB.

Как менялось мнение Apple по поводу беспроводной зарядки

Когда Apple представили iPhone 5 без поддержки беспроводной зарядки, то в это же время в смартфонах на конкурирующих платформах Android и Windows модули были встроены во многих флагманских моделях.

Но Фил Шиллер из Apple утверждал, что «создание отдельного зарядного устройства, которое вы должны подключить к розетке, на самом деле, для большинства ситуаций, более сложное».

То есть в Купертино даже не задумывались о беспроводной зарядке, отметая такую возможность на корню.

Пять лет спустя Apple изменила свое мнение. С iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X Apple включает поддержку беспроводной зарядки с использованием открытого стандарта Qi (произносится как «ши», поскольку это китайское слово, которое относится к «жизненной энергии» в живых вещах.).

Беспроводная зарядка стандарта Qi

Беспроводные зарядные устройства в данный момент используют явление магнитной индукции. Проще говоря, они используют магнетизм для передачи энергии. Во-первых, вы помещаете устройство, например смартфон, на беспроводное зарядное устройство.

Ток, поступающий от сетевой розетки, проходит через катушку в беспроводном зарядном модуле, создавая магнитное поле. Магнитное поле создает ток в катушке внутри смартфона. Эта магнитная энергия преобразуется в электрическую энергию, которая затем используется для зарядки аккумулятора.

Читайте также:  Материалы и электроустановочные изделия для домашней электропроводки

Устройства должны иметь соответствующее оборудование для поддержки беспроводной зарядки. То есть устройство без необходимой катушки внутри корпуса не может заряжаться без проводов.

В то время, как радиус работы стандарта Qi первоначально был ограничен малым диапазоном действия магнитного поля, теперь он также поддерживает использование явления магнитного резонанса. Работает аналогично, но заряжаемый гаджет может находиться на расстоянии до 45 мм от поверхности беспроводного зарядного устройства, а не касаться его, как было раньше.

Такой способ менее эффективен, чем способ, основанный на магнитной индукции, но есть некоторые преимущества – например, беспроводное зарядное устройство может быть установлено под поверхностью стола, и вы можете разместить гаджет с приемником на столе, чтобы зарядить его.

Он также позволяет размещать несколько устройств на одной зарядной площадке и каждое из них будет заряжаться параллельно.

Немного об энергопотреблении системы. Когда зарядка гаджетов не производится, зарядное устройство Qi не потребляет большое количество электроэнергии.

Специальный модуль с малым энергопотреблением отслеживает этот момент и отключает подачу тока на катушку, но когда он обнаруживает, что гаджет, требующий зарядки, помещен на площадку зарядного устройства, то увеличивает выходную мощность магнитного поля.

Конкуренты стандарта Qi

Беспроводная зарядка становится все более распространенной и тщательнее стандартизируется. И на этот раз Apple не создала свой собственный беспроводной стандарт. Вместо этого он решил поддержать существующий стандарт Qi, который также поддерживает многие сторонние устройства.

Однако Qi, которым управляет консорциум Wireless Power, самый распространенный на данный момент, но он не одинок.

На втором месте – Power Matters Alliance, или стандарт PMA. Он использует магнитную индукцию, как и Qi. Однако эти два стандарта несовместимы.

Новые iPhone и другие продукты Apple не могут заряжаться с помощью беспроводного зарядного устройства PMA.

Но некоторые устройства на рынке совместимы с обеими стандартами.

Современные смартфоны Samsung, такие как Galaxy Note8, Galaxy S8 и Galaxy S7, фактически, поддерживают как Qi, так и PMA, поэтому могут заряжаться от любых зарядных устройств.

Компания Starbucks (мировая сеть кафе) делала ранее ставку именно на PMA, но теперь есть вариант, что она может переосмыслить ситуацию, так как  iPhone поддерживает только Qi.

В Apple уверены, что в ближайшее время многие аэропорты, отели и другие общественные места также будут делать ставку на Qi. То есть скорее всего появятся и устройства от других производителей, поддерживающие беспроводную зарядку этого стандарта. Как показывает практика, вероятно так на самом деле и будет.

Alliance for Wireless Power (A4WP)

Есть и третий конкурент у стандарта Qi. Это Alliance for Wireless Power (A4WP), который использует в своей работе технологию Rezence.

Суть принципа работы стандарта – в использовании эффекта магнитного резонанса, который позволит расширить область зарядки для нескольких устройств.

Вы можете размещать несколько гаджетов на одном зарядном устройстве, перемещать их и даже заряжать их через объект, например книгу. Для работы технологии Rezence потребуется Bluetooth-соединение с устройством.

 Новый стартап Pi разрабатывает беспроводную зарядку, которая будет работать в радиусе 30 см

AirFuel Alliance

Понимая, что стандарт Qi наиболее популярный на рынке, конкуренты решили объединиться. Так появилось новое образование AirFuel Alliance, которое с 2015 года занимается продвижением своих технологий беспроводной зарядки.

В консорциум вошли 195 компаний. Самое интересное, что AirFuel Alliance заручился поддержкой компании Intel, что говорит о том, что там всё всерьез и надолго.

Ну что же, конкуренция всегда хороша для пользователей, ведь она является двигателем прогресса.

С какими устройствами можно использовать беспроводную зарядку сегодня?

Уверен, что такой вопрос задают себе многие пользователи. Ведь всем хочется попробовать, как всё-таки работает беспроводная зарядка, и так ли это удобно, как говорят разработчики.

У меня довольно большой опыт использования беспроводной зарядки. Вы удивитесь, но уже почти 5 лет. Моя старая добрая Nokia Lumia 820 поддерживает беспроводную зарядку. Еще в декабре 2012 года при покупке смартфона я получил в комплекте и дополнительный аксессуар, который дает возможность использовать беспроводную зарядку данного смартфона.

Правда, для того, чтобы Nokia Lumia 820 могла заряжаться без проводов, необходимо было купить специальную заднюю крышку. Из личного опыта могу сказать, что использовать беспроводную зарядку очень удобно и практично.

Положил смартфон на специальную поверхность, и он начнет получать энергию для зарядки аккумулятора. Стоит заметить, что есть и неприятные стороны в использовании беспроводной зарядки от Nokia.

Начнем с того, что при этом корпус смартфона довольно ощутимо греется, а сам процесс зарядки происходит намного медленнее, чем при зарядке через кабель.

К сожалению, история смартфонов от Microsoft, похоже, закончилась. Но у вас все же есть возможность попробовать беспроводную зарядку.

Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона

Мобильная техника плотно вошла в нашу повседневную жизнь, и появление беспроводных зарядных устройств вполне закономерно. Ведь электронные потребительские приборы (такие как смартфоны, например) должны в идеале работать длительно и безотказно, при этом не очень удобно каждый раз втыкать вилку в розетку, а штекер — в гаджет, когда нужно его подзарядить.

Комплект беспроводных интерфейсов (Wi-Fi, Bluetooth и т.д.) давно стал привычным атрибутом многих портативных устройств, так почему бы не включить в этот набор интерфейс для беспроводной зарядки? И современные технологии позволили это реализовать.

Конечно, при беспроводной подзарядке заряжаемое мобильное устройство должно находиться на расстоянии не менее 4 см от зарядника, но согласитесь, это удобнее, чем провод, тянущийся от вилки.

Иногда во время подзарядки возникает необходимость принять звонок, отойти от зарядника, затем вернуть смартфон на место вблизи передатчика зарядного устройства.

Это проще, чем каждый раз перетыкать штекер.

А в некоторых сферах, например в медицине, технология беспроводной зарядки аккумуляторов просто необходима (приборы экстренной помощи, светильники на аккумуляторах и т.д.).

Не даром за последние годы такие ведущие производители электроники как Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments и многие другие, — активно взялись разрабатывать оборудование и микросхемы для беспроводных зарядных устройств.

Принципиально технология беспроводной зарядки основана на передаче электроэнергии электромагнитной индукцией. В ближней зоне индукции реактивное взаимодействие передатчика и приемника наибольшее. Так, для частоты в 10 МГц ближняя зона простирается на 4,7 метра.

Благодаря явлению электромагнитной индукции, в замкнутом контуре приемника возбуждается индукционный ток, при этом источником переменного магнитного потока (индуктором) служит контур передатчика.

Система включает в себя пару катушек индуктивности — катушку приемника и катушку передатчика, которые индуктивно связаны между собой. Переменный ток первичной катушки (передатчика) образует магнитное поле, которое пронизывает витки вторичной катушки (приемника), и индуцирует на ней ЭДС.

Напряжение с приемной катушки и используется для зарядки аккумулятора мобильного устройства. И чем ближе приемник к передатчику, тем больше энергии приемник получает. На больших расстояниях индуктивная связь мизерна, и система становится неэффективной. Коэффициент связи катушек k имеет большое значение.

Взаимная индуктивность контуров, соответствие резонансных частот, добротность катушек приемника и передатчика — все это влияет на качество беспроводной передачи электроэнергии от передатчика к заряжаемому устройству. На резонансной частоте, при высокой добротности обоих контуров, при высоком коэффициенте связи катушек КПД системы получается наибольшим. Это очевидно из теории антенн.

Ассоциация потребителей электроники классифицирует технологии беспроводных зарядных устройств по величине коэффициента связи контуров.

При значении коэффициента связи до 0,1 система называется слабосвязанной, а если коэффициент приближается к 1, то это сильносвязанная система.

Сильносвязанные системы называются магнитно-индуктивными, а слабосвязанные — магнитно-резонансными. Эти два типа систем кардинально отличаются между собой.

Магнитно-резонансная технология менее критична ко взаимному расположению катушек, и с одним передатчиком может работать сразу несколько приемников, то есть одно зарядное устройство может заряжать одновременно несколько девайсов. Но здесь критично расстояние.

Для достижения лучшей эффективности выбирается резонансная частота наилучшим образом взаимодействующая с сопротивлением нагрузки. Эффективная же добротность магнитно-индуктивных систем значительно ниже.

При точном согласовании в магнитно-резонансной технологии передача энергии происходит с наивысшем КПД.

Важно, что в процессе работы системы любого типа необходимо точно контролировать текущие параметры, чтобы эффективность передачи энергии не снижалась.

Согласно спецификациям WPC 1.1 частота резонанса должна быть из диапазона от 100 до 205 кГц, а в спецификациях PMA – от 277 до 357 кГц, при добротности от 30 до 50. По спецификациям A4WP частота фиксирована, и согласование импедансов приемника и передатчиков должно быть строгим. Для магнитно-резонансных систем добротность может достигать 100.

Что касается КПД, то даже 97 процентный КПД проводных зарядников еще не достигнут. Тем не менее преимущество магнитно-резонансных систем зарядки налицо: катушка передатчика может быть размером в 12 раз больше катушки приемника, при этом приемников можно разместить несколько, и заряжать одновременно, скажем, три смартфона.

  • Здесь смотрите про другие интересные электротехнические новинки:
  • Открытия и изобретения, новинки электротехники
  • Андрей Повный, автор сайта Электрик Инфо

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector