Как работает беспроводная зарядка — устройство и принцип действия

Вопрос эксперту

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.

Беспроводная зарядка
Беспроводная 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.

Катушка
Катушка 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.

Приёмник
Приёмник 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 работает беспроводная зарядка — устройство и принцип действия
Схема 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.

QI Fantasy
Беспроводная 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/.

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 работает беспроводная зарядка — устройство и принцип действия
Универсальный 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.

Читайте далее:
Плохо
0
Помогло
0
Спасибо
0
Акумы.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector