Андрей Смирнов
Время чтения: ~27 мин.
Просмотров: 0

Универсальные катушки Qi Wireless и беспроводная зарядка для самостоятельной адаптации смартфона к Qi

Содержание

Как появилась беспроводная зарядка

В 1820 году Андре-Мари Ампер доказалAndré Marie Ampère, что электрический ток создаёт магнитное поле, а в 1831-м Майкл Фарадей открылFaraday discovers electromagnetic induction, August 29, 1831 закон индукции, который стал основой работы современных беспроводных зарядок.

В 1888 году Генрих Герц подтвердилHeinrich Hertz Produces And Detects Radio Waves In 1888 существование электромагнитного поля. Его исследования помогли Николе Тесле впервые передать энергию на расстояние. Это случилосьWorld’s Columbian Exposition in Chicago 1893 в 1893 году на всемирной выставке в Чикаго.

До конца XX века с передачей энергии на расстояние разными способами экспериментировали многие учёные. Исследования продолжаются до сих пор.

1_1555141896-e1555421994103_1555423632.jpg
Процесс беспроводной зарядки / techarmor.com

Массовый интерес к беспроводной зарядке зародился только после бума мобильных устройств уже в XXI веке.

Сегодня этим вопросом занимаются организации Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance.

Какие есть стандарты беспроводной зарядки

Чтобы зарядить смартфон без проводов, используется пара катушек: одна в зарядной станции, которая подключена к питанию, другая в устройстве.

Когда на первой катушке появляется ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое передаёт его на вторую.

2_1555141898_1555423633.jpg
Беспроводная зарядка изнутри / belkin.com

Магнитное поле появляется из-за использования переменного тока высокой частоты. Он преобразовывается в постоянный, когда передаётся на устройство.

В зависимости от частоты тока в работу включаются магнитная индукция или магнитный резонанс.

Магнитно-индукционные станции

Они передают энергию на расстояние около 10 мм и используют для этого частоту переменного тока 100–357 кГц. Чтобы зарядить смартфон с помощью такой станции, он должен поддерживать конкретный диапазон её частот.

Магнитное поле не проходит через металл, поэтому беспроводная зарядка возможна только на смартфонах, задняя панель которых сделана из стекла или пластика. При этом даже толстый защитный чехол может помешать процессу зарядки.

По принципу магнитной индукции работают беспроводные зарядки Qi и PMA.

Qi

Разработкой стандарта Qi с 2008 года занимается организация Wireless Power Consortium (WPC), в которую входят производители зарядок из Америки, Европы и Азии. Его спецификации находятся в общем доступе Qi wireless power specification.

Этот стандарт беспроводной зарядки используют в iPhone 8 и более новых смартфонах Apple, а также во всех устройствах Samsung линейки Galaxy S последних пяти лет.

С ним также работают компании Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola, Nokia, HTC.

PMA

Разработкой стандарта PMA с 2012 года по 2015-й занималась организация Power Matters Alliance (PMA).

Он в большей мере распространён в США. Там его продвигалиAT&T removed Qi wireless charging in the Lumia 1520 to make room for PMA сотовый оператор AT&T и сеть кофеен Starbucks.

Сегодня Power Matters Alliance в составе AirFuel Alliance занимается развитием альтернативного типа беспроводной зарядки AirFuel. Но вместе с Qi этот стандарт до сих пор поддерживают смартфоны Samsung, включая последние флагманы Galaxy S10, S10+ и S10e.

Магнитно-резонансные станции

В отличие от станций, работающих на магнитной индукции, в них применяется увеличенная вплоть до 6,78 МГц частота тока. Это позволяет расширить радиус зарядки до 40–50 мм.

В таких беспроводных зарядках также используется набор из двух катушек. Но они могут не находиться друг напротив друга, поэтому зарядные устройства необязательно должны быть выполнены в виде подставок или ковриков.

По принципу магнитного резонанса работают беспроводные зарядки стандартов Rezence и AirFuel.

Rezence

Разработкой Rezence с 2012 года по 2015-й занималась организация Alliance for Wireless Power (A4WP).

За счёт увеличения расстояния зарядки стандарт позиционировали как более удобную альтернативу Qi и PMA. Сейчас A4WP входит в состав AirFuel Alliance и работает над стандартом AirFuel.

Rezence продвигали производители комплектующих Broadcom, Gill Electronics, Integrated Device Technology (IDT), Intel, Qualcomm, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, а также WiTricity.

AirFuel

Этот тип беспроводной зарядки ещё не вышел в массовое производство. Потенциал его распространения пока неясен, но компания Huawei планируетHuawei puts on a resonant wireless charging AirFuel комплектовать им все свои смартфоны.

Разработкой стандарта AirFuel, который станет продолжением Rezence, с 2015 года занимается организация AirFuel Alliance.

В теории AirFuel можно спрятать даже под стол или другую поверхность. Через неё станции смогут одновременно работать с несколькими устройствами: смартфонами, наушниками, ноутбуками.

Что нужно знать о мощности беспроводных зарядок

Беспроводные зарядки отличаются по входной и выходной мощности: обычно она варьируется от 5 до 20 Вт.

Её уровень указывают на корпусе устройства, на коробке, на официальном сайте производителя. Его также можно узнать из обзоров.

3_1555141899_1555423634.jpg
ZMI WTX10 Wireless Charger на 18 Вт / aliexpress.com

Некоторые компании вместо мощности в ваттах указывают напряжение в вольтах и силу тока в амперах. По их значениям также можно узнать, насколько быстро можно зарядить устройство.

Мощность зарядки в ваттах = напряжение в вольтах × силу тока в амперах.

Беспроводные зарядки могут поставляться без блока питания. Их входную мощность нужно знать, чтобы определить, какой подойдёт для их полноценной работы. Мощность стандартного блока питания iPhone — 5 Вт, iPad — 12 Вт, Galaxy S10 — 25 Вт.

Если входной мощности достаточно, устройство должно выдавать максимальную выходную. Зарядка ZMI WTX10 Wireless Charger выдаёт 18 Вт, двойной док Samsung EP-P5200 — 10 Вт, рекомендованнаяBelkin Boost Up Special Edition Apple зарядка Belkin Boost Up Special Edition — 7,5 Вт.

Belkin Boost Up Special Edition на 7,5 Вт / belkin.com

При этом нужно понимать, с какой мощностью беспроводной зарядки работает ваш смартфон. iPhone 8, 8 Plus и X на iOS 12 поддерживают 7,5 Вт, iPhone XS, XR и XS Max, Galaxy S10 — 10 Вт.

Чтобы определить примерную скорость зарядки в часах от 0 до 100%, ещё нужно знать ёмкость аккумулятора смартфона в ватт-часах и учитывать коэффициент полезного действия (КПД) беспроводной зарядки — обычно 75–90%.

Скорость зарядки в часах = ёмкость аккумулятора в ватт-часах / выходную мощность зарядки (или смартфона, если она меньше) в ваттах / КПД в % × 100%.

Чтобы зарядить аккумулятор iPhone XS Max на 12,08 Вт∙ч с помощью ZMI WTX10 Wireless Charger, уйдёт не меньше 1⅓–1⅔ часа. При этом к сети её можно подключить стандартным блоком питания.

Что нужно знать, используя беспроводную зарядку

Как установить смартфон на зарядную станцию

Положите смартфон в центр беспроводной зарядки или на место, предусмотренное производителем.

Смартфон на беспроводной зарядке стандарта Qi / aliexpress.com

Убедитесь, что зарядка началась. Если этого не случилось, ваш смартфон не поддерживает такой способ передачи энергии или вы используете слишком толстый чехол.

Как избежать перегрева во время беспроводной зарядки

Во время беспроводной зарядки смартфон нагревается больше обычного. Чтобы избежать перегрева, он может временно отключить передачу энергии, когда заряд аккумулятора достигнет 80%.

Не используйте громоздкие чехлы, которые мешают естественному теплообмену. И не кладите на устройство, которое заряжается, посторонние предметы. Опасно накрывать его тканью, которая ограничит циркуляцию воздуха.

Как долго смартфон может находиться на беспроводной зарядке

Смартфон может находиться на беспроводной зарядке всю ночь напролёт. Когда заряд его аккумулятора достигнет 100%, передача энергии прекратится.

Главное, используйте качественные зарядку, кабель и блок питания, чтобы избежать короткого замыкания.

Стоит ли покупать беспроводную зарядку сегодня

Беспроводная зарядка станет хорошим подарком для коллеги или делового партнёра, она займёт достойное место на рабочем столе дома или в офисе.

Но до покупки беспроводной зарядки нужно обязательно взвесить её преимущества и недостатки.

Преимущества

  • Можно просто положить смартфон на зарядное устройство, и он тут же начнёт восполнять энергию.
  • Не нужно искать кабель с подходящим коннектором (Lightning, microUSB, USB-C).
  • Уменьшается износ кабелей питания, портов и коннекторов.

Недостатки

  • Беспроводная зарядка работает медленнее проводной из-за меньшего КПД.
  • Зарядная станция редко идёт в комплекте, обычно её приходится докупать отдельно.
  • Нельзя полноценно использовать смартфон во время зарядки.
  • Если случайно сместить смартфон, лежащий на станции, зарядка может прекратиться.
  • Толстые защитные чехлы и чехлы с металлическими частями могут мешать работе беспроводной зарядки.
  • Беспроводную зарядку не всегда удобно брать с собой.

У беспроводной зарядки сегодня больше минусов, чем плюсов. Пока она находится на начальном этапе развития, поэтому нужно чётко понимать, где и когда её уместно использовать.

Беспроводное зарядное устройство удобно на рабочем столе. Можно поставить его на прикроватную тумбу и класть на него смартфон перед сном. Но совсем неудобно брать такую зарядку в путешествие и использовать на ходу.

С развитием стандартов Qi и AirFuel беспроводные зарядки будут использоваться повсеместно. Но для этого производителям предстоит расширить радиус действия, увеличить скорость зарядки и разобраться с остальными недостатками.

71
25.11.19

Круче «Игры Престолов». В сети появились первые отзывы на сериал The Witcher

Перед запуском сериала The Witcher стриминговый сервис Netflix выдал журналистам и прочим медийным личностямВ доступ к нескольким эпизодам шоу, чтобы те подогрели интерес публики, и без того мучающейсяВ в томительном предвкушении. Что ж, похоже, создатели экранизации справились со своей задачей на отлично: лидеры мнений наперебой хвалят сериал.

В 

далее
54
21.11.19

Русский геймер построил в Death Stranding огромное шоссе и стал героем интернета

Геймер по имениВ Илья БударинВ из России стал героем интернета, опубликовав на Reddit скриншот построенной им дороги в Death Stranding. Шоссе сконструировано из 40 секций и 84 тысяч материалов.В Пост самоотверженного строителя собрал почти 2,5 тысячи лайковВ на форуме. Сам герой оказался настолько скромным, что не понимает, почему о нём все пишут.

В 

далее
148
24.11.19

Раскрыт заработок российских блогеров от рекламы на YouTube

В 

далее
184
24.11.19

Раскрыты сроки презентации iPhone SE 2 и новые подробности об iPhone 12

Несмотря на недавний выход трёх новых смартфонов Apple, инсайдеры уже приступили к активному сбору данных о модельной линейке следующего года. Помимо технических характеристикВ iPhone 12 Pro, информаторам удалось узнать подробности о производстве долгожданного «бюджетника» iPhone SE 2.

В 

далее
135
22.11.19

На картошке не пойдёт. Раскрыты системные требования новой Half-Life

В четверг, 21 ноября, в 21:00 по московскому времени Valve представила на суд общественности первый полноценный трейлер следующей главы Half-Life. Как и ожидалось, это VR-тайтл, повествующий о приключениях Аликс Вэнс, верной напарницы Гордона Фримена, в период между первой и второй номерными частями саги. Как оказалось, для игры в Alyx потребуется не только дорогой шлем виртуальной реальности, но и, согласно минимальным системным требованиям, мощный компьютер.

В 

далее
  • Цена: $3.43
Готовим Qi Wireless сами: универсальные DIY катушки-приемники В обзоре будут стресс-тесты и расчлененка. Катушки-приемники подходят для большинства смартфонов, разбирать смартфон и паять что-либо внутри не требуется. Монтаж-демонтаж безболезненный. Всем привет! В обзоре речь пойдет о вкусной и полезной Qi-Wireless зарядке. Для начала про ресиверы этого стандарта.Универсальные катушки-приемники Qi Wireless Далее просто катушки. В лоте на выбор несколько типов. В лоте на выбор 4 типа катушек — Lightning, Micro USB двух типов, и Type-C, При выборе обратите внимание, какой тип коннектора у вас. Для Micro USB есть разница. Внутри катушек стоит преобразователь-стабилизатор питания Внешний вид катушки — в металлизированном скотче, тонкая Размеры катушек 4.76 см х 8.35 см, длина шлейфа 2.5 см. На конце шлейфа коннектор к смартфону, который будет постоянно подключен Катушка тонкая, под чехлом мешать не будет Часть катушек для «дела», часть будет на «убой». Катушка с Type-C Коннектор Коннекторы Micro USB двух типов Все катушки имеют сходные размеры, отличаются только коннекторамиЗарядку брал вот эту 10W Qi Wireless Charger Таблица совместимости для зарядки. Это перечень смартфонов со встроенной зарядкой Qi Wireless Внешний вид зарядки В комплекте есть провод и инструкция Размеры диаметр 100 мм, толщина 6 мм. Питается от 5В/2А либо 9В/1.5А. На выходе 5В до 1А. Зарядка прозрачная — выглядит очень прикольно. Коннектор MicroUSB спрятан на боковой поверхности Кабель из комплекта совсем простой, но я буду пользоваться именно им, для честности При подключении к источнику питания, зарядка выбирает режим 9В, но потребление достаточно маленькое. Ток скачет (передатчик периодически включается, в ожидании смартфона) При включении зарядка мигает несколько раз, а также есть световая индикация при зарядке Небольшой ликбез по использованию. Вставляем в разъем, загинаем на заднюю крышку, прячем под чехол Демонтировать обратно — тянем за разъем, а не за провода. Примеряю к Андроид-смартфону Аккуратно устанавливаем коннектор Накидываем на заднюю крышку Прячем под чехол.Специально взял прозрачный чехол, чтобы было видно. Катушка не мешается, заодно разъем закрыт от пыли Аналогично, примерка к айфону Коннектор Lightning, односторонний (на катушке) Подключаем Загибаем Прячем под чехол Разъем закрыт, чехол не топорщится Погонял катушки со смартфоном Зарядка идет, причем написано — быстрая беспроводная (есть просто беспроводная). Потребляемый ток при напряжении 9В: 1.5А. Тоже самое для Lightning Температурные замеры Работа (10Вт примерно на зарядке) Снимаю и фотографирую по отдельности Катушки и зарядка быстро остывают до приемлемых температур Еще раз устанавливаю — рабочая температура при 10Вт — это 60-70 градусов. На катушке около 0.7….0.8A Катушка спокойно выдает 4.7В при токе 0.7А….0.8А. Обычный режим питания — 5В/0.5А Прибавляю ток. Обратите внимание, если прижим неплотный (например, смартфон лег криво, или далеко), то КПД передачи уменьшается, напряжение на катушке уменьшается сильно. Речь не идет про чехлы до 2-3 мм пробивает нормально). Заявлено до 8мм, но после 5 мм зарядка будет, но медленнее. Стресс тест. Ставлю электронную нагрузку на 0,9А (примерно) и оставляю на полчаса. Имитирую ситуацию с разряженным в ноль смартфоном. И проверяю температуру. Держится стабильно на уровне 80°-90°С, Если подкрутить до 1.0А или плотно прижать к источнику (КПД передачи повышается, повышается напряжение, мощность примерно на 15%), то передаваемая мощность слегка вырастает, растет и выделение тепла. На фото показания более 100°. Остывает катушка быстро, буквально секунд за 30, если убрать с зарядки. Продолжу мучения и издевательства, надругаюсь над одной из катушек. Проклеена катушка металлизированным скотчем, плотным, как в конверте. Внутри гибкая печатная плата и микросхема-преобразователь-стабилизатор. Катушка намотана двойным проводом, плоская, виток к витку. Толщина провода около 0.4мм, Катушка действительно компактная Макро-фото преобразователя Выводы. Катушки интересные, можно безболезненно поиграться с Qi-зарядкой. Удобно, если все смартфоны у вас с Qi Wireless, а какой-то один без — это способ «подтянуть» его. Беспроводная зарядка Qi Wireless удобна в ряде случаев. Например, неспешная зарядка в автомобиле, когда в холдере смартфон работает в качестве навигатора, при необходимости его схватил и побежал, без подстыковывания и отстыковывания мотни проводов. Кстати, можно же и запитать не только смартфоны, но и навигаторы, и прочие устройства с MicroUSB 5В — тут нет ограничений. Указанные параметры выхода 5В/1А для катушки являются предельными. В пределах 0.8А выход работает штатно. Смартфоны, которые перепробовал. заряжаются при 0.5…..0.7А. В минусах укажу, что катушки, все-таки, дешевые. Частого подключения-отключения не переживут — или катушка надломится, или шлейф, или коннектор, который пластиковый. Приемники Qi Wireless — недорогой способ добавить беспроводную зарядку в ваше устройство. Что касается зарядки 10Вт — неплохая, особенно дизайн понравился. К ней вообще нет нареканий, заказал еще в качестве подарка друзьям.
Дополнительная информация — Пруфы покупки
Заказывал зарядку и одну катушку для айфона, продавец насыпал на тест еще катушку Type-C и MicroUSB.

Дисклеймер: в тестах использовал плату-переходник, которая имеет свое падение напряжение (и потери) на коннекторах. Погрешность может достигать 0.3В. Питался от внешнего аккумулятора, в зависимости от используемого источника могут быть различия при питании. Естественно, многое зависит от вашего смартфона. Например., Asus Zenfon2 имеет покатую заднюю крышку, КПД передачи в этом случае снижается, из-за неравномерности прижима.

Jump to navigationJump to search
Qi
The Qi logo, consisting of a lowercase «q» with a semicircle-esque «i» with a circle on top, which when put together resemble an uppercase «Q».
Status Active
Year started 2008 (2008)
First published 2008 (2008)
Latest version
Organization Wireless Power Consortium
Committee Wireless Power Consortium
Related standards
Domain Inductive charging
License Open standard
Copyright Logo and trademark
Website

Qi (pronounced CHEE;[1] from the Chinese word qi) is an openinterface standard that defines wireless power transfer using inductive charging over distances of up to 4 cm (1.6 inches), developed by the Wireless Power Consortium.[2] The system uses a charging pad and a compatible device, which is placed on top of the pad, charging via resonant inductive coupling.[3]

Mobile device manufacturers that are working with the standard include Apple, Asus, Google, HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, BlackBerry, Xiaomi, and Sony.[4]

First released in 2008, the Qi standard had by 2019 been incorporated into more than 160 smartphones, tablets and other devices.[5]

Version history[edit]

Qi Versions[6]
Version number Released Maximum wattage Notes
1.0 2010 5 W
1.1 2012 5 W
1.2 2015 Baseline Power Profile (BPP): 5W

Extended Power Profile (EPP): 15 W

Labeled by Samsung as “Fast Wireless Charging” (initially 10W, introduced on the Galaxy Note 5 and S6 edge plus), August 2015) requires charging plate to be connected to Qualcomm Quick Charge 2.0-enabled 15W USB charger (9 Volt, 1.67 Ampère support).
1.2.4 2017

Features and specifications[edit]

The WPC published the Qi low-power specification in August 2009.[7] The Qi specification can be downloaded freely after registration.[8] Under the Qi specification, «low power» inductive transfers deliver power below 5 W using inductive coupling between two planar coils. These coils are typically 5 mm apart but can be up to 40 mm and possibly farther apart.[2] The Qi low-power specification has been renamed to the Qi Baseline Power Profile (BPP).

Regulation of the output voltage is provided by a digital control loop where the power receiver communicates with the power transmitter and requests more or less power. Communication is unidirectional from the power receiver to the power transmitter via backscatter modulation. In backscatter modulation, the power-receiver coil is loaded, changing the current draw at the power transmitter. These current changes are monitored and demodulated into the information required for the two devices to work together.[3]

The bottom side of an LG WCP-300 Qi charging pad

In 2011, the Wireless Power Consortium began to extend the Qi specification to medium power.[9] As of 2019, the Medium Power standard currently delivers 30 to 65 W, it is expected to eventually support up to 200 W (typically used for portable power tools, robotic vacuum cleaners, drones and e-bikes).[10]

In 2015, the WPC also demonstrated a high-power specification that will deliver up to 1 kW, allowing the powering of kitchen appliances among other high-power utilities.[8]

Extended Power Profile (EPP)[edit]

In 2015, WPC introduced the Qi Extended Power Profile (EPP) specification which supports up to 15 W. EPP is also typically used to charge mobile devices like BPP.

Phone companies that support Power Profile (EPP) include: LG Electronics, Sony, Xiaomi, and Sharp Corporation.[11][12][13][14]

Proprietary Power Delivery Extension (PDDE)[edit]

WPC introduced Proprietary Power Delivery Extension (PDDE) to allow phone OEMs to deliver higher than Baseline Power Profile’s 5W or the Extended Power Profile’s 15W. Currently only Samsung has published their compliance test.[15] Other phone companies that use proprietary standards for fast wireless charging include Apple, Huawei and Google.

Adoption[edit]

Nokia first adopted Qi in its Lumia 920, and Samsung Mobile on the Galaxy S3 (supported via a retrofittable official Samsung back cover accessory) in 2012,[16], the Google/LG Nexus 4 followed later that year. Toyota began offering a Qi charging cradle as a factory option on its 2013 Avalon Limited,[17] with Ssangyong the second car manufacturer to offer a Qi option, also in 2013.[18]

In 2015, a survey found that 76% of people surveyed in the United States, United Kingdom, and China were aware of wireless charging (an increase from 36% the previous year), and 20% were using it — however only 16% of those using it were using it daily.[19] Furniture retailer IKEA introduced lamps and tables with integrated wireless chargers for sale in 2015,[20] and the Lexus NX gained an optional Qi charging pad in the center console.[21] An estimated 120 million wirelessly charging phones were sold that year,[19] notably the Samsung Galaxy S6, which supported both Qi and the competing Power Matters Alliance standards.[22] However, the existence of several competing wireless charging standards was still seen as a barrier to adoption.[22]

By early 2017, Qi had displaced other competing standards, with no new products featuring Rezence.[23] On September 12, 2017, Apple Inc. announced that their new smartphones, the iPhone 8, iPhone 8 Plus, and the iPhone X, will support the Qi standard. Since then, every new iPhone version has supported the Qi wireless charging standard.[24] Apple also announced plans to expand the standard with a new protocol called AirPower which would have added the ability to charge multiple devices at once; however, this was canceled on March 29, 2019.[25]

As the Qi standard gains popularity, it is expected that Qi Hotspots will begin to arise in places such as coffee shops, airports, sports arenas, etc.[26]The Coffee Bean and Tea Leaf, a major US coffee chain, will install inductive charging stations at selected major metropolitan cities,[27] as well as Virgin Atlantic Airways, for United Kingdom’s London Heathrow Airport[28] and New York City’s John F. Kennedy International Airport.[29] Automobile manufacturers have been adding QI charging as standard or optional features since 2013.

System overview[edit]

Devices that operate with the Qi standard rely on electromagnetic induction between planar coils. A Qi system consists of two types of devices – the Base Station, which is connected to a power source and provides inductive power, and Mobile Devices, which consume inductive power. The Base Station contains a power transmitter that comprises a transmitting coil that generates an oscillating magnetic field; the Mobile Device contains a power receiver holding a receiving coil. The magnetic field induces an alternating current in the receiving coil by Faraday’s law of induction. Close spacing of the two coils, as well as shielding on their surfaces, ensure the inductive power transfer is efficient.

Base Stations typically have a flat surface—referred to as the Interface Surface—on top of which a user can place one or more Mobile Devices. There are two methods for aligning the transmitting coil (part of the Base Station) and receiving coil (part of the Mobile Device) in order for a power transfer to happen. In the first concept—called guided positioning—a user must place the Mobile Device on a certain location of the Base Station’s surface. For this purpose, the Mobile Device provides an alignment aid that is appropriate to its size, shape and function. The second concept—referred to as free positioning—does not require the user to place the Mobile Device in direct alignment with the transmitting coil. There are several ways to achieve free positioning. In one example a bundle of transmitting coils is used to generate a magnetic field at the location of the receiving coil only. Another example uses mechanical means to move a single transmitting coil underneath the receiving coil. A third option is to use a technique called «Multiple Cooperative Flux Generators.»[30]

Figure 1-1 illustrates the basic system configuration. As shown, a power transmitter includes two main functional units—a power conversion unit and a communications and control unit. The diagram shows the transmitting coil (array) generating the magnetic field as part of the power conversion unit. The control and communications unit regulates the transferred power to the level that the power receiver requests. The diagram also demonstrates that a Base Station may contain numerous transmitters, allowing for multiple Mobile Devices to be placed on the same Base Station and inductively charge until each of its batteries are fully charged. Finally, the system unit in the diagram comprises all other functionality of the Base Station, such as input power provisioning, control of multiple power transmitters, and user interfacing.

A power receiver comprises a power pick-up unit, as well as a communications and control unit. Similar to the power conversion unit of the transmitter, Figure 1-1 illustrates the receiving coil as capturing the magnetic field of the power pick-up unit. A power pick-up unit typically contains a single receiving coil only. Moreover, a Mobile Device typically contains a single power receiver. The communications and control unit regulates the transferred power to the level that is appropriate for the subsystems (e.g., battery) connected to the output of the power receiver. These subsystems represent the main functionality of the Mobile Device.

Example power transmitter hardware[edit]

As an example from the 2017 version 1.2.2 of the Qi specification (referenced above), the A2 reference Qi low-power transmitter has a coil of 20 turns (in two layers) in a flat coil, wound on a form with a 19mm inner diameter and a 40mm outer diameter, with a below-coil shield of soft iron at least 4mm larger in diameter which gives an inductance of 24 +-1 microhenries. This coil is placed in a series resonant circuit with a 200 nF capacitor to yield a resonant circuit with a natural resonance at ~140 kHz when coupled to the receiver coil.

This series resonant circuit is then driven by an H-bridge switching arrangement from the DC source; at full power, the voltage in the capacitor can reach 50 volts. Power control is automatic; the Qi specification requires that the actual voltage applied be controllable in steps at least as small as 50 millivolts.

Rather than down-regulate the charging voltage in the device, Qi chargers meeting the A2 reference use a PID (proportional-integral-derivative) controller to modulate the delivered power according to the primary cell voltage.

Other Qi charge transmitters start their connections at 140 kHz, but can change frequencies to find a frequency with a better match, as the mutual inductance between transmitter and receiver coils will vary according to the standoff distance between transmitter and receiver coils, and thus the natural resonance frequency will vary. Different Qi reference designs have different coil arrangements, including oval coil and multi-coil systems as well as more complex resonance networks with multiple inductors and capacitors. These designs allow frequency-agile operation at frequencies from 105 to 205 kHz and with maximum resonant circuit voltages as high as 200 volts.

Example power receiver hardware[edit]

The Qi power receiver hardware reference design 1, also from version 1.2.2 of the Qi specification, starts with a rectangular coil of wire 44 mm x 30 mm outside size, with 14 turns of wire, and with an above-coil magnetic shield. This coil is wired into a parallel resonant circuit with a pair of capacitors (of 127 nanofarads and 1.6 nanofarads in series). The power output is taken across the 1.6 nanofarad capacitor.

In order to provide a digital communications channel back to the power transmitter, a resonance modulator consisting of a pair of 22 nanofarad capacitors and a 10 kΩ resistor in a T configuration can be switched across the 1.6 nanofarad capacitor. Switching the T network across the 1.6 nanofarad capacitor causes a significant change in the resonant frequency of the coupled system that is detected by the power transmitter as a change in the delivered power.

Power output to the portable device is via a full-wave bridge wired across the 1.6 nanofarad capacitor; the power is typically filtered with a 20 microfarad capacitor before delivery to the charge controller.

Other Qi power receivers use alternate resonance modulators, including switching a resistor or pair of resistors across the receiver resonator capacitor, both before and after the bridge rectifier.

See also[edit]

nickgric, 27 мая 2019 — 07:52
Если хотите использовать беспроводную зарядку на все 100%, обратите внимание на всё это до её покупки, а не после

</td></table>

Сегодня в смартфонах используется беспроводная зарядка, которая реализована по принципу электромагнитной индукции. Она предполагает участие двух катушек: первая находится в самой зарядке, подключённой к сети, вторая в устройстве.
Telegram-каналсоздателяТрешбоксас инсайдамиразработки

На первую катушку подаётся переменный ток высокой частоты, из-за которого на нём образуется электромагнитное поле. Оно передаёт энергию на вторую катушку, она преобразовывается и заряжает аккумулятор вашего устройства. В 2019 альтернативы электромагнитной индукции нет. На базе неё работают все беспроводные зарядки, которые продаются в магазинах электроники. Но не все они подойдут именно вам — вот на что нужно обратить внимание до, во время покупки и даже после покупки.

1. Чехлы

Оригинальные чехлы для iPhone XS Max. Источник: YouTube-канал DetroitBORG
Электромагнитная индукция работает на расстоянии до 6–10 мм, и это в лучшем случае. При этом она не совместима с любыми металлическими элементами, поэтому задние панели всех смартфонов с беспроводной зарядкой выполнены из стекла, пластика, керамики. Если вы используете толстый защитный чехол, заряжать смартфон без проводов не выйдет или получится не так эффективно. Если у чехла есть металлические элементы, и они закрывают заднюю панель смартфона, о беспроводной зарядке точно можно забыть. Обычно фирменные чехлы от производителей смартфонов с беспроводной зарядкой совместимы с ней на 100% — например, кожаные и силиконовые кейсы Apple для iPhone. Про использование всех остальных нужно подумать до покупки зарядной станции.

2. Магнитные держатели

Автомобильная зарядка Pitaka MagMount Qi. Источник: equipmentworld.com
Даже крохотный металлический элемент, который окажется между зарядной станцией и смартфоном, может стать преградой для электромагнитной индукции. Это может быть даже небольшая пластина, которая используется для магнитного держателя в авто. Такие пластины обычно приклеивают на смартфон, кладут под чехол или лепят прямо на него. После этого о беспроводной зарядке можно забыть: придётся выбирать — или удобная магнитная держалка в автомобиле, или зарядка без запутывающихся кабелей. Исключением станут только особые магнитные держалки со встроенной зарядкой — такие, например, выпускает компания Pitaca. Металлические элементы для них встроены в чехлы этого же производителя так, чтобы не мешать электромагнитной индукции.

3. Стандарты

Зарядка Xiaomi Qi Wireless charger. Источник: Reddit.com
Сегодня в сети до сих пор говорят о четырёх стандартах беспроводной зарядки: Qi, PMA, Rezence, AirFuel. При этом последний фактически образовался после объединения компаний, которые занимались вторым и третьим. AirFuel работает по принципу электромагнитного резонанса — это будущее беспроводной зарядки, которое ещё не наступило. Он увеличивает дальность передачи энергии на расстояние до 40–50 мм, но коммерческих устройств с поддержкой стандарта пока нет. Получается, единственный стандарт зарядки, на который нужно смотреть — Qi. Это универсальное решение, которое поддерживают Apple, Samsung, Xiaomi и другие компании. В магазинах всё ещё есть остатки PMA, и их лучше обходить стороной.

4. Производитель

Станция Native Union Drop Wireless Charger. Источник: 9to5Mac.com
AliExpress завален беспроводными зарядками стандарта Qi самых разных производителей. Большинство из них — китайские однодневки, которые не следят за качеством своих устройств. Они стоят недорого, но вы покупаете их на свои страх и риск. Во время передачи энергии через магнитную индукцию выделяется достаточно тепла, чтобы привести в негодность внутренние компоненты некачественной зарядной станции. Дальнейшие последствия находятся в пределах от её поломки до пожара. Лучше всего использовать беспроводные зарядки проверенных брендов, которые на слуху: Spigen, Anker, Momax, Samsung, Belkin, Mophie, Nillkin, Baseus, Native Union, Xiaomi (ZMI). Хорошую модель получится купить в пределах 2–10 тыс. руб.

5. Выходная мощность

Зарядка ZMI WTX10 Wireless Charger. Источник: aliexpress.com
Для начала нужно разобраться, с какой мощностью электромагнитной индукции может работать ваш смартфон. Эту информацию обычно можно найти где-то в глубине технических характеристик. Её не крутят маркетологи — им достаточно указать поддержку Qi. Например, iPhone 8, 8 Plus и X могут принять не больше 7,5 Вт (после обновления на iOS 12); iPhone XS, XR и XS Max, а также Galaxy S10 — 10 Вт. Самую мощную беспроводную зарядку поддерживает Xiaomi Mi 9 — целых 20 Вт. Это рекорд. Xiaomi Mi Wireless Charger может выдать до 10 Вт, такая же история с Baseus Simple Wireless Charger. ZMI WTX10 Wireless Charger раскачивается до 18 Вт, а вот Mophie Wireless Charging Base больше 7,5 Вт не поддерживает.

6. Входная мощность

Станция Baseus Simple Wireless Charger. Источник: yugatech.com
Чтобы беспроводная зарядка выдавала максимальную выходную мощность, вместе с ней нужно использовать блок питания, который соответствует её входной мощности. Это важно, так как многие станции поставляются без блоков питания. Например, для работы Baseus Simple Wireless Charger нужен блок питания, который поддерживает напряжение 5В и силу тока 2А — мощность 10 Вт. Для неё подойдёт блок питания от iPad на 12 Вт: он работает с напряжением 5,2В и силой тока 2,4А. При этом нужно понимать, что эффективность работы беспроводной зарядки ещё зависит от коэффициента полезного действия (КПД). В зависимости от окружающих условий, он обычно достигает 70–90% — остальная энергия уйдёт в то же тепло.

7. Форм-фактор

Двойная зарядка Baseus Dual Wireless Charger. Источник: amazon.it
Беспроводные зарядки для дома и офиса обычно двух типов: «таблетки» и док-станции. Первые зачастую разбрасывают в самых разных удобных для этого местах: на прикроватной тумбочке, в прихожей и гостиной. Вторые ставят на стол возле компьютера. «Таблетки» обычно дешевле. Но у них есть один существенный минус — смартфон может съехать со станции, если на него будут приходить обновления с вибрацией. При этом зарядка неожиданно прекратится, и это точно станет не самой приятной неожиданностью. После провала AirPower также активно развиваются универсальные зарядные станции для нескольких устройств вроде Baseus Dual Wireless Charger. С помощью такой можно одновременно заряжать сразу два смартфона, но понадобится это далеко не всем.

8. Материалы

Станция Mophie Wireless Charging Base. Источник: mophie.com
Недорогие беспроводные зарядки делают из дешёвого глянцевого пластика. Во-первых, он быстро затирается в процессе постоянного взаимодействия со смартфоном. Во-вторых, именно с него устройства чаще всего съезжают. Хорошие беспроводные зарядки вроде Mophie Wireless Charging Base делают из матового пластика с резиновыми элементами. С таких станций смартфон не съезжает, они почти не царапаются и неплохо выглядят в любом интерьере. Есть беспроводные зарядки премиального класса, в конструкции которых могут использовать тканевое покрытие и кожу. Например, Native Union Drop Wireless Charger реально неплохо выглядит, вот только техническими характеристиками похвастаться не может.

9. Площадка

Схема Samsung EP-N5100. Источник: slashgear.com
Чтобы зарядка началась, смартфон нужно положить в центр станции или на специально отведённое для этого место. Большинство зарядок используют одну катушку, и устройство должно лежать прямо на ней чуть ли не миллиметр в миллиметр. От этого досадного недоразумения можно частично избавиться с помощью станций с несколькими катушками для электромагнитной индукции. Яркий пример — беспроводная станция Samsung EP-N5100 с двумя катушками. Использовать не одну, а сразу несколько катушек при разработке AirPower хотела также Apple. Тем не менее, для идеальной работы зарядной станции она планировала использовать больше десяти штук и не смогла справиться с их охлаждением.

10. Охлаждение

Зарядка с кулером Samsung EP-N5100. Источник: fruugo.co.uk
Telegram-каналсоздателяТрешбоксас инсайдамиразработки
Последнее изменение: 13 августа 2019 — 16:24
Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Андрей Ульянов
Наш эксперт
Написано статей
168
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации