Стандарт беспроводного питания электронных устройств qi

Одна из функций топовых смартфонов последних лет — возможность зарядки без проводов. Достаточно положить устройство на специальную контактную площадку (док-станцию), чтобы восстановить запас энергии аккумулятора. Процесс зарядки завершается автоматически, когда уровень заряда достигает 100%.

Как работает беспроводная зарядка Qi: поток энергии по воздуху

Стандарт питания для беспроводной зарядки мобильных устройств называется Qi. Название читается как «Ци», потому что стандарт был назван в честь энергии Ци — ключевого понятия в восточной философии, обозначающего жизненную энергию. Технология Qi разработана Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium, WPC) почти десять лет назад — в 2009 году.

Беспроводную зарядку Qi поддерживают флагманские смартфоны многих производителей: Apple, Asus, HTC, Motorola, Nokia, Samsung. Как правило, все совместимые зарядные устройства помечаются официальной маркировкой стандарта.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Официальный логотип стандарта Qi

Технология Qi позволяет передавать электромагнитные сигналы на небольшое расстояние (до 4 см).

Внешне процесс зарядки довольно прост: зарядное устройство подключается к источнику питания (например, к розетке или USB-порту компьютера), смартфон кладется на специальную контактную площадку устройства, и аккумулятор гаджета начинает заряжаться. Для этого в зарядном устройстве имеется специальный передатчик, а в смартфоне — приемник.  

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Зарядка AirPower от Apple может одновременно подпитывать три устройства

С помощью беспроводной зарядки с поддержкой Qi можно заряжать не только смартфоны, но и планшеты, умные часы и другие мобильные устройства с Qi-приемником.

У некоторых зарядок есть возможность подпитывать несколько гаджетов одновременно — в зависимости от количества контактных площадок устройства.

На текущем этапе развития технологии их обычно две, хотя Apple в прошлом году представила зарядку AirPower с тремя площадками.

Преимущества беспроводной зарядки

Бонусы, которые дает беспроводная зарядка, лежат на поверхности. Во-первых, как и любое беспроводное устройство, она позволяет убрать из дома пару-тройку лишних кабелей, которые занимали розетки или разъемы ПК. Впрочем, останется провод, которым беспроводное зарядное устройство подключается к сети, но его обычно легко спрятать. Существуют также переносные пауэрбанки с технологией Qi.

Во-вторых, смартфоны с беспроводной зарядкой обычно поддерживают и проводную, поэтому у вас будет два варианта для зарядки гаджета.

Если есть возможность зарядить устройство по воздуху — хорошо, если нет — всегда можно воспользоваться обычным кабелем. Кроме того, у беспроводных ЗУ часто есть дополнительные разъемы USB или Lightning для питания сторонних устройств.

Можно положить смартфон на контактную площадку, а к USB подключить другой смартфон или, например, Bluetooth-гарнитуру.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Зарядное устройство Nillkin Hermit может использоваться еще и как внешний USB-хаб

В-третьих, использование беспроводного зарядного устройства продлевает жизнь разъему для питания вашего смартфона. Ведь он теперь используется только для подключения к ПК, что происходит намного реже зарядки. Поэтому разъем медленнее расшатывается и повреждается, лишая устройство возможности питания и связи с компьютером.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Беспроводной пауэрбанк Ferrari — для истинных автолюбителей

Наконец, беспроводное зарядное устройство дает большой простор для фантазии дизайнеров. Ему можно придать необычную форму или расцветку, облачить в корпус из оригинального материала (металл, дерево), оснастить встроенной подсветкой, нанести логотип популярного бренда. Поэтому неудивительно, что многие беспроводные ЗУ больше похожи на элемент декора.

Недостатки беспроводных ЗУ: первые тревожные звоночки

Беспроводные зарядные устройства не так давно вышли на рынок, и их воздействие на аккумуляторы сотовых телефонов еще недостаточно изучено. Поэтому некоторые пользователи уже заранее начали волноваться.

Так обозреватель ресурса ZDNet Эдриан Кингсли-Хьюз (Adrian Kingsley-Hughes) заметил, что iPhone, заряжаемый по технологии Qi, быстрее разряжается. Это ведет к увеличению количества циклов перезарядки и, как следствие, может вызвать преждевременный износ батареи устройства. Впрочем, данных этого эксперимента недостаточно, чтобы говорить о вреде беспроводных ЗУ с полной уверенностью.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Apple iPhone 8 и 8 Plus — первые смартфоны Apple с беспроводной зарядкой

Другие недостатки также связаны с новизной технологии. Зарядные устройства стандарта Qi еще недостаточно совершенны — к примеру, чтобы зарядка “пошла”, смартфон должен лежать на площадке в строго определенном положении. Кроме того, технология Qi пока доступна только в устройствах премиум-класса.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Чехлы-аккумуляторы Mophie добавляют поддержку Qi в iPhone

Впрочем, поскольку стандарт Qi является открытым, предприимчивые производители уже давно наладили выпуск адаптеров, которые позволяют добавить функции беспроводной зарядки абсолютно в любой телефон. К ним относятся чехлы-аккумуляторы с встроенными адаптерами Qi-to-microUSB и отдельные модули-адаптеры, которые можно вклеить в любой чехол.

Какие бывают беспроводные зарядки

Зарядные устройства на базе технологии Qi, существующие в данный момент на рынке, отличаются друг от друга по области применения. Они бывают переносные или встроенные в мебель, выпускаются для дома, офиса или автомобиля. “Домашние” беспроводные зарядные устройства работают от розетки или от ПК. Это самый распространенный тип зарядок, который оптимально смотрится в интерьере.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Беспроводная зарядка Nillkin Phantom — еще и оригинальная лампа

Автомобильные беспроводные зарядки работают от прикуривателя в машине. Они имеют удобные крепления для размещения зарядки в салоне авто — к примеру, на лобовом стекле или вентиляционной решетке.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Автозарядка Mophie крепится к решетке, а смартфон к ней — на магните

Портативные беспроводные ЗУ обычно совмещены с внешним зарядным устройством (пауэрбанком). Это позволяет носить их с собой во время прогулок или путешествий и подзаряжать смартфон на ходу, даже если поблизости нет розеток.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Ёмкий беспроводной пауэрбанк Harper на 8 000 мАч защищен от ударов.

Наконец, самый футуристический тип — это встраиваемые беспроводные зарядки. Они подключаются к скрытой розетке или напрямую к электропроводке и встраиваются прямо в мебель: столы, тумбочки, барные стойки. Такими устройства успешно пользуются кофейни Starbucks, предлагая посетителям зарядные коврики Powermat.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Зарядные коврики Powermat

Будущее технологий беспроводной зарядки очень перспективно. Это может быть и интеграция в состав умного дома, и пункты зарядки мобильных устройств в общественных местах — в кафе, метро, аэропортах. Пока технологию Qi поддерживают только флагманские смартфоны, но неудивительно, если со временем беспроводная зарядка станет доступна устройствам из среднего и бюджетного сегмента.

Как добавить поддержку беспроводной зарядки в смартфон?

На самом деле, оснастить технологией Qi можно абсолютно любой смартфон, даже если он изначально не позиционировался как устройство с беспроводной зарядкой. Это удобная возможность для тех, кто привык к своему телефону и не хочет менять его ради новой технологии.

Достаточно приобрести универсальный модуль Qi с разъемом, который подойдет вашему смартфону: micro-USB, USB-C или Lighting. Модуль наклеивается на заднюю крышку смартфона, подключается к разъему зарядки и прячется за чехлом. После этого смартфон можно заряжать без проводов — ток от зарядного устройства будет поступать к аккумулятору через переходник.

Единственное неудобство этого метода — адаптер придется постоянно отключать, чтобы соединить смартфон с ПК по USB. Но если вы редко подключаете телефон к компьютеру, модуль Qi точно не будет вам мешать.

Беспроводная зарядка смартфонов на примере решений стандарта Qi

Технологии беспроводной зарядки электронных устройств разрабатываются производителями уже очень давно. Пожалуй, наиболее знакомым популярным вариантом их реального использования можно считать некоторые модели электрических зубных щеток.

В этом случае преимуществом такого решения, кроме удобства зарядки, является отсутствие внешних электрических контактов, которые не очень практичны в условиях ванной комнаты.

Также стоит обратить внимание на регулярный сценарий работы этого устройства и отсутствие необходимости заряжать щетку в других местах.

Однако на рынке смартфонов пока не наблюдается широкого распространения аналогичных решений, которые с виду очень удобны. Причин тому, на наш взгляд, несколько. Первые две вполне характерны для большинства новых технологий: увеличение стоимости и малое количество доступных «ответных» частей» — самих беспроводных зарядок.

Но более важной причиной является существенное изменение сценария зарядки мобильного устройства. При использовании кабеля вы теряете лишь одно — возможность перемещения смартфона на большое расстояние. Причем в большинстве случаев это не очень существенно (кроме того, можно просто использовать длинный кабель).

При этом вы можете продолжать пользоваться телефонными разговорами, интернетом, почтой, мультимедиа и всеми остальными приложениями. С беспроводной зарядкой такого позволить себе нельзя. Она в обязательном порядке требует нахождения смартфона на специальной подставке во время зарядки.

Хотя, конечно, можно представить себе вариант с громкой связью или гарнитурой.

Получается, что фактически беспроводные зарядные устройства могут быть интересны только в ограниченном числе сценариев — например, в док-станции для зарядки ночью или при навигации в автомобиле. Для частого повседневного или экстренного использования сегодня они являются не очень удобными.

Впрочем, тестируемый уже сейчас вариант зарядных устройств в кафе также может оказаться полезным. За последние несколько лет смартфоны получили яркие экраны высокого разрешения с большой диагональю и мощные многоядерные процессоры, однако время активной работы от одного заряда аккумуляторной батареи практически не изменилось.

Читайте также:  Управление освещением в доме

Если бы они были способны гарантированно протянуть более суток, ситуация была бы другой — пользователю достаточно было бы использовать беспроводное зарядное устройство дома, положив на него смартфон на ночь. Также надо отметить, что для таких популярных устройств, как планшеты, использование беспроводной зарядки менее вероятно.

В частности, они требуют более высокой мощности блока питания, чем смартфоны, и кроме того, подставка будет иметь слишком большие размеры. (Кстати, надо отметить, что при тестировании мы встретились с тем, что в некоторых сочетаниях для работы требуется определенное фиксированное положение смартфона на подставке.

) Использование беспроводной зарядки с гарнитурами или другими аксессуарами тоже маловероятно, причиной отсутствия таких решений будет невозможность использования достаточно крупных приемных катушек в этих устройствах.

В общем случае можно отметить следующие преимущества беспроводного решения:

  • отсутствие механического/прямого контакта;
  • возможность использования в неблагоприятной среде;
  • удобство использования (в некоторых случаях).

Однако есть и минусы:

  • меньшая эффективность;
  • длительная зарядка;
  • увеличение стоимости, веса и размера смартфона;
  • невозможность полноценного использования смартфона во время зарядки.

Но надо признать, что в последнее время в этой области намечаются определенные сдвиги. Не у каждого производителя, даже самого крупного, хватит сил на создание действительно универсального решения. Можно считать, что начало стандартизации было положено в 2008 году с созданием Wireless Power Consortium.

Разработанный ими вариант под названием Qi сегодня является единственным признанным большим числом игроков рынка решением. Всего, по данным консорциума, на момент написания статьи в нем было представлено почти 200 компаний, а на рынке присутствовало более 350 продуктов с поддержкой данного стандарта.

Qi можно встретить в продуктах HTC, LG, Motorola, Nokia, Philips, Samsung и других производителей.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Еще одной организацией в данной области является The Alliance For Wireless Power, образованный в 2012 году. Входящий в его состав Qualcomm в настоящий момент предлагает свою реализацию технологии под названием WiPower.

Стоит также упомянуть созданный в 2012-м году Power Matters Alliance, который также ставит перед собой задачу разработки и продвижения индустриального стандарта беспроводной зарядки. Следом за ним, в октябре этого года была организована рабочая группа IEEE Wireless Power and Charging Systems Working Group.

В настоящий момент на рынке можно найти продукты Duracell Powermat, но они мало распространены и не используются производителями смартфонов, поэтому далее в этом материале мы будем рассматривать решения Qi.

С технической точки зрения беспроводное зарядное устройство использует электромагнитное поле для передачи энергии от одного устройства к другому. Если говорить про текущую реализацию Qi, то здесь в разделе малой мощности установлены следующие характеристики: расстояние порядка 5 мм, максимальная мощность 5 Вт.

Напомним, что мощность пять ватт соответствует наиболее распространенным проводным зарядным устройствам с интерфейсом USB и током 1 А.

Кроме непосредственно катушек, в процессе участвуют специальные контроллеры, которые следят за подачей и приемом энергии, причем управляющим является блок, установленный в мобильном устройстве.

Ниже мы рассмотрим три решения данного стандарта разных производителей с точки зрения удобства работы, скорости зарядки и совместимости.

Nokia

Для обеспечения возможности беспроводной зарядки своих устройств компания Nokia предлагает два аксессуара: Nokia Wireless Charging Plate (DT-900) и Nokia Wireless Charging Pillow by Fatboy (DT-901).

Отличаются они только дизайном: первый представляет собой строгое устройство из пластика, а второй — мягкую и гибкую «подушку». Обе модели представлены в нескольких ярких цветах, соответствующих линейке Nokia Lumia.

Остальные характеристики совпадают: поддержка стандарта Qi, внешний блок питания 12 В 0,74 А с кабелем длинной 1,8 м.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

В тестировании мы использовали DT-900. Корпус подставки выполнен из пластика, в нашем случае — яркого красного цвета. Размеры его относительно невелики — около 120×60×11 мм.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Верхняя матовая поверхность имеет в центре логотип производителя, вокруг которого идет невысокий бортик из резины. Он позволяет удержать смартфон на зарядном устройстве. Отметим, что крупные размеры панели примерно соответствуют смартфону с диагональю экрана 4,5″. Так что современные крупные устройства будут закрывать ее полностью.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Край и нижняя поверхность сделаны глянцевыми. На одном из коротких закругленных торцов находится вход блока питания, а с противоположной стороны — белый индикатор работы зарядки. На дне панели находится резиновая вставка, препятствующая скольжению.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Комплектный кабель имеет красный цвет, однако сам блок питания белый. Обратить внимание стоит на параметры этого блока — он выдает 12 В 0,75 А, что существенно больше, чем выдают стандартные проводные зарядные устройства. В частности штатный AC-16 рассчитан на 5 В 1 А. Видно, что потери мощности существенны.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

В список совместимых аппаратов входят модели от Lumia 720 и выше.

Однако встроенный приемник из них имеет только Lumia 920, для остальных потребуется приобретать дополнительную заднюю крышку, которая связывается с аппаратом через расположенные сзади корпуса смартфона контакты.

В частности, при работе с Lumia 1020 крышка увеличивает вес на 30 г, а толщину — примерно на 2 мм. Пожалуй, такое решение более интересно, чем встроенный модуль у Lumia 920. По крайней мере, до тех пор, пока подобные технологии не будут использоваться повсеместно.

В работе устройство получилось достаточно удобным. Небольшие размеры свободно позволяют разместить его на столе, тумбочке или полке. Встроенный индикатор светится во время зарядки, которая начинается буквально через пару секунд после установки смартфона на подставку.

Отметим, что если использовать крупные смартфоны, этот индикатор может быть не очень хорошо видно. Также стоит обратить внимание на нестандартный блок питания и разъем.

Другие рассмотренные в этой статье модели можно «трансформировать» в обычные зарядные устройства и использовать с большинством смартфонов, просто отключив кабель Micro-USB от подставки.

Первое тестирование зарядки мы проводили совместно с Nokia Lumia 920. Проверка показала, что беспроводное зарядное устройство способно работать даже с полностью разряженным устройством, что, несомненно, нужно считать плюсом решения.

Что же касается времени полного восстановления заряда, то с DT-900 оно оказалось практически таким же, как и со штатным проводным блоком питания — примерно два с половиной часа.

Так что скорость зарядки в данном случае можно считать высокой, но главное, что пользователю будет удобно прогнозировать требуемое время, поскольку оно не зависит от используемого варианта.

Проверка совместимости с Samsung Galaxy S4, снабженным фирменной крышкой для беспроводной зарядки, оказалась успешной. Смартфон смог полностью восстановить заряд примерно за 3 часа 10 минут. При этом также есть возможность начала работы с полностью разряженной батареей.

Отметим, что в арсенале Nokia есть необычная модель внешнего аккумулятора с беспроводной зарядкой — Nokia Portable Wireless Charging Plate (DC-50). Стоимость Nokia DT-900 на момент написания статьи составляла около 2600 рублей. Фирменные крышки с приемными модулями предлагались по 1000-2000 рублей в зависимости от модели.

Samsung

Немного другой подход в комплектации выбрала компания Samsung. В состав ее аксессуара S Charger Kit входит подставка для зарядки и новая крышка для смартфона со встроенными цепями зарядки.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

В случае использования с Samsung Galaxy S4 она увеличивает вес аппарата на 20 г, а толщину — примерно на 2 мм. Интересно, что на компонентах указаны токи: на вход требуется 5 В 2 А (столько выдает штатный блок от данного смартфона), а на выходе можно получить только 5 В 0,65 А.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Корпус подставки изготовлен из пластика. Ее размеры составляют около 161×91×12 мм. Для верхней панели использован серый полуглянцевый материал. Ее вогнутая форма помогает удерживать смартфон в нужном положении. В центре виден логотип производителя. Однако если говорить именно про Galaxy S4, то он заметно меньше подставки — пунктирная линия как раз соответствует размерам смартфона.

Основной корпус — белый глянцевый. В центре одного из коротких торцов находится гнездо Micro-USB. В стороне от него, на верхнем ребре, установлен зеленый светодиод, который зажигается в момент установки смартфона на подставку и начала зарядки.

Место для индикатора выбрано не очень удачно — удобнее было бы видеть его на противоположной стороне. Впрочем, из-за большого размера подставки это не очень существенно.

Бо́льшая часть дна изготовлена из резины, что позволяет подставке крепко держаться на столе.

Время полной зарядки Samsung Galaxy S4 составляет около трех с половиной часов.

Проверка работы с использованием блока питания на 1 А показала, что на самом деле требование именно двухамперной модели не оправдано, вполне достаточно будет и менее мощного блока.

На продолжительность беспроводной зарядки эта замена влияния не оказывает. Отметим, что и эта конфигурация способна обеспечить восстановление полностью разряженного смартфона.

Напомним, что при использовании комплектного проводного зарядного устройства время восстановления заряда составляет около двух с половиной часов. При этом до 90% скорость зарядки достаточно высокая, но на последнем десятке процентов она снижается.

В отечественных магазинах данный комплект предлагается примерно за 3000 рублей.

Читайте также:  М. о. доливо-добровольский - русский новатор-электротехник и его изобретения

PowerQi

Наличие стандарта позволяет выпускать совместимые устройства разным компаниям, а не только производителям смартфонов. В частности, нам удалось найти на тест практически «безымянный» вариант беспроводного зарядного устройства PowerQI T-100.

В комплект поставки входит подставка, блок питания (5 В 1,5 А) с кабелем Micro-USB и специальный блок приемника.

Последний элемент обычно индивидуален для каждой модели смартфона, в нашем случае это была антенна и управляющий блок для Samsung Galaxy S4.

По стоимости на зарубежных торговых площадках примерные ориентиры составляют $35 за зарядное устройство с блоком питания и $10 за блок приемника.

Подставка изготовлена из белого глянцевого пластика и имеет размеры 150×80×10 мм.

Плоская верхняя часть имеет немного скошенные края и на ней отсутствуют какие-либо прорезиненные элементы, так что смартфон удерживается на месте не очень хорошо.

На панели серой краской нанесено название компании и модели, а также логотип стандарта беспроводной зарядки. Опирается подставка на четыре резиновые ножки.

Светодиод горит зеленым при наличии внешнего питания, а при установке смартфона для зарядки меняет цвет на голубой. Также отметим подачу звукового сигнала в этот момент, что позволяет быть уверенным в опознании аппарата и начале зарядки.

Блок приемника представляет собой плоскую антенну и небольшую плату с контроллером производства Texas Instruments. Предполагается его установка под штатную крышку смартфона с подключением к присутствующим на корпусе контактным площадкам.

Отметим, что на приемнике указан выходной ток — 600 мА. Для смартфонов, которые не имеют такой возможности, существуют варианты в виде чехлов с подключением через штатный Micro-USB.

Интересно, что данная антенна по размеру кажется немного меньшей, чем в штатном аксессуаре Samsung; это может привести к необходимости более точного позиционирования смартфона на передатчике.

В нашем тестировании такая ситуация возникла с зарядным устройством Nokia из-за его компактных размеров.

Время зарядки смартфона с фирменной крышкой на подставке PowerQi составляет примерно 3 часа 30 минут, так что с точки зрения передатчиков данные модели получились одинаковыми. Остальные комбинации приемника и передатчика дают аналогичные результаты, в том числе сохраняется возможность восстановления заряда смартфона с полностью разряженной батареей.

Заключение

Интерес к технологиям беспроводной зарядки аккумуляторов смартфонов сегодня проявляют многие компании. Однако никаких революций здесь ожидать не стоит.

Игроков на рынке много, договориться между собой у них получается с трудом, кроме того накладывается знакомая проблема «курицы и яйца́».

Так что сегодня считать наличие встроенного или опционального модуля беспроводной зарядки обязательным для топовых устройств, пожалуй, не стоит.

В этой статье мы рассмотрели несколько вариантов решений, разработанных согласно стандарту Qi. Они показали хорошую совместимость и оказались в целом вполне работоспособны.

Некоторое опасение вызывает только относительно низкая возможная мощность в данной модификации Qi, не позволяющая обеспечить быстрое восстановление заряда современных устройств с батареями высокой емкости.

Впрочем, если рассматривать данные решения в качестве ночного зарядного устройства, их будет вполне достаточно для большинства смартфонов.

Что же касается активных сценариев работы, например навигации в автомобиле, то здесь вполне возможна ситуация, когда беспроводная док-станция не сможет обеспечить восстановления заряда аккумулятора при одновременной работе ресурсоемких приложений, а будет выступать только в роли дополнительного источника питания, снижая скорость разряда штатной батареи.

В любом случае технологию Qi можно считать уже достаточно зрелой и пригодной для использования не только энтузиастами, но и обычными пользователями, которые находят данный сценарий полезным для себя. Причем совсем не обязательно использовать оригинальные аксессуары — предлагаемые на интернет-площадках по относительно невысокой стоимости решения менее известных компаний тоже могут подойти.

STWBC-EP + STWLC33: первое беспроводное зарядное устройство от ST мощностью 15 Вт

Компания STMicroelectronics продолжает представлять рынку законченные решения на собственной элементной базе. Вслед за навигационным модулем, о котором мы уже публиковали статью, появилось беспроводное зарядное устройство мощностью 15 Вт для бытовых и медицинских портативных электронных устройств.

Передатчик STWBC-EP и приемник STWLC33 являются элементами первого законченного беспроводного зарядного устройства мощностью 15 Вт производства компании STMicroelectronics. Они совместимы с протоколом Qi 1.

2 Extended Power Profile и представляют собой готовое решение для медицинских устройств, смартфонов, планшетов и других приложений. Время, когда беспроводная зарядка была лишь дополнительной функцией на нишевом рынке, закончилось. Это функция, пользующаяся повышенным потребительским спросом.

Данная технология широко распространена, и ее отсутствие является скорее исключением, чем нормой. Однако реализация беспроводной зарядки является непростой, и ошибки проектирования могут резко понизить КПД продукта или даже вызвать сбои в работе.

Готовое решение на базе STWBC-EP и STWLC33 открывает пользователям доступ ко всем достоинствам популярной технологии и избавляет их от трудностей самостоятельной разработки.

Компания ST в свое время представила обширную номенклатуру сертифицированных беспроводных зарядных устройств, большинство из которых имеет меньшую выходную мощность. Мы рассмотрели некоторые из них в инженерном блоге Life.Augmented, в том числе – STWBC-WA и STWLC04, которые упрощают разработку беспроводного зарядного устройства для портативной электроники.

Еще недавно эти изделия были в центре внимания на демонстрациях и презентациях, целью которых было помочь инженерам и руководителям ознакомиться с особенностями данной технологии.

Сегодня, когда портативная электроника стала более мощной и на повестке дня – сокращение времени зарядки, ST оптимизирует аппаратное и программное обеспечение, чтобы повысить функциональность и увеличить КПД.

Какое значение имеет беспроводная зарядка мощностью 15 Вт?

В настоящее время беспроводная индуктивная зарядка доминирует на рынке бытовой электроники в сегменте мобильных устройств. Технология использует связь между электрическим и магнитным полями для передачи мощности на батарею.

Передатчик, чаще называемый «зарядным устройством», подключен к сети и преобразует входную мощность в высокочастотный переменный ток, который поступает на индукционную катушку (первичную обмотку), вызывая колебания магнитного поля. Если вторичная обмотка, размещенная в мобильном устройстве (приемнике), расположена достаточно близко, то она начинает собирать магнитный поток и резонировать.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, система преобразует магнитное поле обратно в переменный ток для зарядки батареи или питания устройства (рисунок 1).

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Рис. 1. Блок-схема системы беспроводной зарядки

Чтобы согласовать реализацию технологии между различными производителями, а также чтобы устройства разных производителей могли работать совместно, были разработаны соответствующие стандарты.

Появились Wireless Power Consortium (Qi) и AirFuel Inductive. Чтобы расширить круг своих потребителей, компания ST стала активным членом как Qi, так и Alliance AirFuel.

Соответственно, приемник STWLC33 совместим с обоими стандартами. Это гарантирует, что заряд мобильного устройства начнется независимо от типа протокола зарядных устройств. Поскольку передатчик STWBC-EP реализует Qi 1.

2 Extended Power Profile, в настоящий момент доступен только беспроводной стандарт индукционной зарядки 15 Вт, а стандарт AirFuel Inductive не поддерживается.

Как работает обратная совместимость?

Одна из причин, по которой беспроводная индуктивная технология передачи мощности завоевала популярность в отрасли, заключается в том, что по сравнению с другими методами она имеет меньшие токи утечки и более низкий уровень электромагнитных помех. Однако с внедрением решений мощностью 15 Вт оптимизация делает еще один шаг к повышению эффективности.

Например, в некоторых моделях беспроводной зарядки мощностью 5 Вт система управления настраивает частоту и коэффициент заполнения для достижения наилучшей производительности (рисунок 2). На новой референсной плате передатчика 15 Вт на основе STWBC-EP используется главным образом управление по напряжению, и частота изменяется только если это необходимо.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Рис. 2. Смартфон на беспроводном зарядном устройстве

Такой подход означает, что частота остается относительно стабильной, а референсная плата передатчика может работать с гораздо более широким диапазоном напряжений питания: 5…13 В, тогда как ранее напряжение питания имело фиксированное значение 5 В.

Референсная плата идентифицирует себя для приемника в качестве передатчика 5 Вт при питании от 5 В, и в качестве передатчика с расширенной мощностью 15 Вт при питании от 12 В.

Это гарантирует, что передатчик останется совместимым с предыдущими Qi-приемниками мощностью 5 Вт и может быстро адаптироваться ко всем версиям протоколов Qi.

Обратная совместимость также заложена в приемниках. Например, STWLC33 оптимизирует свои характеристики с учетом типа используемого передатчика.

Если приемник взаимодействует с зарядным устройством мощностью 5 Вт – он автоматически установит свое выходное напряжение на 5 В. Однако если приемник взаимодействует с передатчиком 15 Вт – напряжение увеличивается до 10 В.

Увеличивая напряжение, приемник работает с меньшими токами и, следовательно, минимизирует потери мощности, что значительно улучшает тепловую и электрическую эффективность.

Читайте также:  Примеры применения токовых клещей на практике

Оптимизация аппаратной части

Легко заметить, что приемник STWLC33 подвергся существенной оптимизации. Это объясняет, почему габариты его корпуса меньше, чем у предыдущей модели (STWLC03), и составляют 3,97х2,67 мм, несмотря на то, что он способен выдавать в три раза большую мощность. При этом у него на выходе используется LDO-стабилизатор (Low Drop Out), а не понижающий импульсный регулятор.

Тем не менее, схема, предложенная инженерами компании ST, гибко подстраивает входное напряжение LDO в соответствии с выходом, чтобы минимизировать падение напряжения. Это гарантирует низкий уровень рассеиваемой мощности.

В конечном счете все эти изменения делают STWLC33 первым беспроводным приемником на рынке, способным обеспечивать выходное напряжение, достаточное для зарядки двухъячеечных литий-ионных батарей.

Совместное использование передатчика STWBC-EP и приемника STWLC33 позволяет изделию быть на голову выше конкурентов. Тем не менее, у производителей есть возможность использовать модули не только вместе, но и по раздельности.

Решение ST оказывается достаточно удобным для разработчиков, которые уже используют другие беспроводные зарядные модули. Дело в том, что новая функция двунаправленного обмена данными протокола Qi 1.2 Extended Power Profile является отличным поводом для замены устаревших передатчиков и приемников.

Раньше передача данных выполнялась только от приемника к передатчику. Однако, учитывая значительное увеличение уровня мощности, новый протокол реализует двунаправленную связь.

Следовательно, передатчик теперь также может отправлять данные приемнику, чтобы вместе они могли точнее контролировать процесс зарядки и гарантировать, что система остается безопасной и эффективной.

Оптимизация программной части

Усовершенствования от ST затронули также уникальное и эффективное встроенное программное обеспечение. Например, STWBC-EP формирует короткий импульс передаваемой мощности в режиме аналогового сканирования, а программное обеспечение быстро пробуждает систему для проверки наличия потенциального приемника.

Поскольку зарядное устройство большую часть времени проводит в режиме ожидания, просто проверяя, требуется ли начать передавать энергию, то этот импульс имеет первостепенное значение, поскольку он оказывает значительное влияние на средний уровень потребления.

Зачастую конкурирующие изделия требуют более продолжительного импульса, чтобы обеспечить адекватное выполнение операций обнаружения. ПО от ST делает то же самое, затрачивая намного меньше времени и энергии.

STWLC33 является единственным 15 Вт приемником, способным работать еще и как передатчик мощностью 3 Вт при использовании той же катушки. Это стало возможным благодаря встроенной программе, которая выполняет переключение режимов непосредственно в процессе работы.

Разработчикам не потребуется менять ни единого диода, поскольку все происходит на уровне программного обеспечения.

В результате можно заряжать смартфон с помощью беспроводного зарядного устройства, и использовать этот же смартфон в качестве зарядного устройства, например, для умных часов, если их аккумулятор разрядился.

Таким образом, мы видим, что компания ST не просто стремится соответствовать текущим стандартам, но и работает над минимизацией потребляемой мощности и расширением функций, выходящим за рамки требований консорциумов и ожиданий потребителей.

С чего начать?

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Рис. 3. Отладочная плата STEVAL-ISB044V1 с STWBC-EP

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Рис. 4. Отладочная плата STEVAL-ISB042V1 с STWLC33

В конце концов, остается один вопрос: «с чего начать?». Ответ прост – с отладочных плат от ST. STEVAL-ISB044V1 (рисунок 3) использует STWBC-EP, а STEVAL-ISB042V1 (рисунок 4) дает отличную возможность испытать STWLC33.

Обе платы являются референсными и становятся хорошими отправными точками для изучения программного обеспечения от ST и инструментов GUI, ускоряющих разработку. Кроме того, поскольку платы являются готовыми решениями, то они уже прошли сертификацию WPC (Wireless Power Consortium).

Следовательно, разработчики, которые решили использовать передатчик и приемник ST, имеют шанс быстрее пройти путь к сертификации своих продуктов, что значительно сокращает время их выхода на рынок. Эти две платы доступны у дистрибьюторов.

Как выполнять беспроводную зарядку iPhone

Узнайте, как выполнять беспроводную зарядку iPhone с помощью аксессуаров для зарядки стандарта Qi.

  • iPhone SE (2-го поколения)
  • iPhone 11
  • iPhone 11 Pro
  • iPhone 11 Pro Max
  • iPhone XS
  • iPhone XS Max
  • iPhone XR
  • iPhone X
  • iPhone 8
  • iPhone 8 Plus

Устройство iPhone 8 и более поздние модели поддерживают беспроводную зарядку, что делает ее простой и интуитивно понятной.

 iPhone совместим с зарядными устройствами стандарта Qi, которые предлагаются в качестве отдельных аксессуаров, встраиваются в автомобили и предметы мебели, доступны в кафе, отелях и аэропортах.

Qi — это открытый универсальный стандарт зарядки, созданный организацией Wireless Power Consortium (WPC). 

На рынке представлено большое количество зарядных устройств стандарта Qi, которые заряжают устройства iPhone с последней версией ОС iOS с мощностью до 7,5 Вт. Эти зарядные устройства можно приобрести в магазине Apple Online Store и розничных магазинах Apple Store.

Просмотрите список зарядных устройств стандарта Qi и производителей легковых автомобилей, в которые встроены такие устройства. 

Другие зарядные устройства стандарта Qi могут отличаться функциональными возможностями и производительностью. Если у вас есть вопросы, обратитесь к производителю.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

  1. Подключите зарядное устройство к источнику питания. Используйте адаптер питания, поставляемый с аксессуаром или рекомендованный производителем.
  2. Поместите зарядное устройство на ровную поверхность или в другое место, рекомендованное производителем.
  3. Поместите iPhone на зарядное устройство дисплеем вверх. Для получения наилучшего результата располагайте iPhone в центре зарядного устройства или в месте, рекомендованном производителем.
  4. Зарядка iPhone начнется через несколько секунд после размещения на беспроводном зарядном устройстве.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

В строке состояния отобразится значок .

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

  • Для беспроводной зарядки iPhone используется магнитная индукция. Не помещайте ничего между iPhone и зарядным устройством. Магнитные крепления, магнитные чехлы и другие объекты между iPhone и зарядным устройством могут уменьшить производительность зарядки либо повредить магнитные полоски или микросхемы радиочастотной идентификации RFID, которые используются в некоторых кредитных картах, электронных пропусках, паспортах и брелоках для ключей. Если в вашем чехле присутствуют какие-либо из этих предметов, уберите их перед зарядкой или убедитесь, что они не располагаются между задней панелью iPhone и зарядным устройством.
  • Если устройство iPhone заряжается медленно или не заряжается совсем и при этом на него надет толстый или металлический чехол либо чехол с аккумулятором, снимите чехол.
  • Когда устройство iPhone вибрирует (например, при получении уведомления), оно может сдвинуться с места. В таком случае подача питания от коврика на iPhone может прекратиться. Если это происходит часто, отключите вибрацию, включите режим Не беспокоить или используйте чехол, чтобы предотвратить перемещение iPhone.
  • При использовании некоторых ковриков может слышаться слабый шум во время зарядки iPhone.
  • Во время зарядки iPhone может немного нагреваться. В случае сильного нагревания максимальный заряд может быть ограничен на уровне 80 %, чтобы продлить срок службы аккумулятора. Зарядка iPhone продолжится, когда его температура уменьшится. Попробуйте перенести iPhone вместе с зарядным устройством в более прохладное место.
  • iPhone не заряжается беспроводным способом при подключении к USB. Если устройство iPhone подключено к адаптеру питания USB или к компьютеру через USB, оно будет заряжаться с помощью подключения USB.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Информация о продуктах, произведенных не компанией Apple, или о независимых веб-сайтах, неподконтрольных и не тестируемых компанией Apple, не носит рекомендательного или одобрительного характера.

Компания Apple не несет никакой ответственности за выбор, функциональность и использование веб-сайтов или продукции сторонних производителей.

Компания Apple также не несет ответственности за точность или достоверность данных, размещенных на веб-сайтах сторонних производителей. Обратитесь к поставщику за дополнительной информацией.

Благодарим вас за отзыв.

Новое беспроводное зарядное устройство со стандартом питания Qi

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

LXORY – маленькая не особо известная компания, занимающаяся разработкой в сфере беспроводных зарядных устройств. Им удалось стать первыми, кто выпустил беспроводное зарядное устройство с подключением через разъем Apple Lightning. В свою очередь все остальные зарядные устройства используют microUSB, USB-C или порт собственной разработки для питания зарядной платформы.

Зарядка официально названа LXORY Dual Wireless Charging Pad, благодаря наличию проприетарного разъема Apple, который позволяет облегчить жизнь пользователей. Исчезает необходимость менять кабели при переключении между проводными и беспроводными параметрами зарядки iPhone.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Помимо нового Lightning, LXORY предлагает также входные разъемы MicroUSB и USB-C для питания платформы. Поэтому без разницы какой зарядный кабель будет подключен. Wireless Charging Pad может заряжать до двух устройств с поддержкой Qi одновременно, также имеется порт USB Type-A, для подключения кабеля проводной зарядки.

Но не все так гладко с данной беспроводной платформой. Прежде всего, в комплект поставки не входит сетевой адаптер для подключения Charging Pad.

Платформа LXORY поддерживает выходное напряжение только 5 В, поэтому невозможно будет использовать преимущества быстрой зарядки для продукции Apple или Samsung, которой необходимо выходное напряжение 7,5 В и 9 В соответственно.

Хотя платформа LXORY поддерживает Lightning, она не сертифицирована как официальный продукт Lightning в программе Apple MFI. Это означает, что у данного аксессуара нет контроля качества Apple.

Стандарт беспроводного питания электронных устройств Qi

Но, несмотря на это, пользователь получает двойное беспроводное зарядное устройство, стоимостью всего $28,6 с поддержкой большого количества разъемов. Если вам не требуется быстрая зарядка и вы доверяете производителю без контроля качества Apple, то это приобретение вас не разочарует.

Источник: theverge.com

Добавить комментарий

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

Adblock
detector