Приветствую Дамы и Господа. Опасна ли беспроводная зарядка для здоровья? Как она работает? Это и многое другое собрал в одном месте. Не за что!
Опасна ли беспроводная зарядка для здоровья?
Забудем про шутки с фольгой и свинцовыми трусами. Утверждения о потенциальной опасности беспроводных зарядок следует воспринимать с некоторым скепсисом. Если ваш телефон перестаёт заряжаться или распознавать беспроводную зарядку на расстоянии двух сантиметров от поверхности станции, тогда как возможно такое излучение, которое может быть вредным на несколько метров, наносящим ущерб мозгу и репродуктивной системе?
Каждую секунду мы подвергаемся радиоволнам сотовой связи, Wi-Fi, Bluetooth, телевидения и радио, а также другим сигналам в различных диапазонах. Мы также подвержены электромагнитному полю компьютеров, бытовых приборов и даже электропроводки в стенах. Работающая микроволновка тоже создает электромагнитные волны. Однако всё это не оказывает значительного влияния на нас, поскольку оно не является ионизирующим излучением, то есть не является радиацией.
Учёные исследуют влияние неионизирующего излучения на человека десятилетиями, и за это время было множество подтверждений того, что реальная опасность существует только при долговременном тесном контакте с мощными неэкранированными источниками излучения, такими как военные радары, базовые станции сотовой связи, направленные непосредственно на нас на близком расстоянии, или микроволновые печи без дверей. В этом случае вред может заключаться в нагреве воды в клетках и денатурации белков.
Единственное рекомендуемое ограничение, касающееся беспроводных зарядок для смартфонов, заключается в том, чтобы не подносить работающую зарядку к кардиостимулятору. Инструкции по использованию медицинских устройств запрещают иметь дело с посторонними мощными источниками излучения. Однако не существует никаких доказательств или случаев, когда Qi-зарядка влияла на работу кардиостимулятора. Более того, уже разработаны беспроводные зарядки специально для кардиостимуляторов.
Беспроводная зарядка не может причинить вред человеку никаким образом. Однако она может навредить самому смартфону, если между ним и станцией находится металлический предмет, например, монета. Это связано с электромагнитной индукцией.
Проблема заключается в том, что хоть Qi-станции могут обнаруживать посторонние металлические предметы, проскользнувшие между двумя катушками, но некоторые тонкие предметы, такие как скрепки или декоративные вставки на чехле, могут остаться незамеченными. Если они будут находиться над передающей индукционной катушкой, металл начнёт нагреваться. Достаточно нескольких минут, чтобы, например, скрепка нагрелась до такой степени, что начала плавить пластик.
Как работает беспроводная зарядка?
Беспроводная зарядка смартфонов основана на принципе электромагнитной индукции, который был открыт Майклом Фарадеем в XIX веке. Этот процесс заключается в создании переменного магнитного поля в катушке электромагнита, которое в свою очередь порождает электрический ток в проводнике, помещённом рядом. Для создания магнитного поля используется беспроводное зарядное устройство, которое содержит катушку электромагнита. Путём запитывания электромагнита переменным током, магнитный поток меняется, и это вызывает появление переменного тока в катушке, расположенной внутри смартфона. Затем этот переменный ток выпрямляется и направляется на зарядку аккумулятора смартфона. Однако беспроводная зарядка имеет некоторые недостатки, связанные с особенностями электромагнитной индукции.
Во-первых, с удалением от катушки снижается напряженность магнитного поля, что приводит к уменьшению передаваемой мощности и КПД зарядки. Чехлы или любые другие препятствия, отодвигающие смартфон от зарядного устройства, также уменьшают эффективность зарядки.
Во-вторых, магнитная индукция не зависит от того, в каком проводнике генерируется электрический ток. Если на беспроводную зарядку попадает металлический предмет, он может нагреваться из-за появления вихревых токов. Некоторые современные зарядные устройства способны распознавать такие ситуации, хотя они обычно дороже. Однако не все зарядные устройства обладают такой функцией, и случайное попадание предмета, например, скрепки, между зарядкой и телефоном может привести к повреждению обоих устройств.
В-третьих, КПД беспроводной передачи электроэнергии невысок и составляет максимум 75% (в сравнении с 97% у проводной зарядки). Это значение достигается только в теории, при точном позиционировании зарядного устройства и смартфона. При проведении реальных измерений было обнаружено, что различные модели смартфонов с беспроводной зарядкой имеют КПД от 20% до 61%. В результате даже при одинаковой мощности проводного и беспроводного зарядных устройств, последнее будет заряжать батарею медленнее. Мощность беспроводных зарядок редко превышает 10 Вт, из которых в работу идет лишь 4-6 Вт. С другой стороны, для проводных зарядных устройств уже обычно используются модели мощностью не менее 18 Вт, и найти заряд устройство мощностью 30-45 Вт не представляет сложности. Из-за этих факторов многие люди могут не согласиться с беспроводной зарядкой, так как она значительно замедляет процесс зарядки в 4-8 раз.
Все ли беспроводные зарядки одинаковые?
Гаджеты и их соответствующие зарядные устройства должны взаимодействовать между собой, чтобы определить скорость зарядки и другие свойства. В прошлом существовало несколько конкурирующих стандартов для беспроводной зарядки. Однако на данный момент господствующим является стандарт Qi (произносится "чи"), который был разработан консорциумом Wireless Power Consortium. Большинство беспроводных зарядных устройств поддерживают стандарт Qi, за исключением некоторых особых случаев.
Общий стандарт имеет свои преимущества, поскольку покупателям больше не нужно беспокоиться о совместимости. Достаточно того, что устройства поддерживают беспроводную зарядку в принципе. Это позволяет отказаться от зависимости от определенных брендов, подобно тому, как USB стал единым стандартом для зарядки в мире.
Зарядка QI — что это?
Стандарт Qi регламентирует множество аспектов процесса зарядки, таких как область зарядки, предельная температура и обнаружение объектов. Особенно важно обеспечить обнаружение объектов, поскольку наличие металлических предметов, например, монет, в зоне электромагнитного поля может привести к их нежелательному нагреву. Стандарт Qi помогает предотвратить такие ситуации, делая процесс зарядки более безопасным. Зарядные устройства начинают генерировать электромагнитное поле только при обнаружении гаджета, совместимого с Qi.
Некоторые производители разрабатывают свои собственные стандарты беспроводной зарядки, чтобы преодолеть ограничения Qi в отношении мощности. Например, OnePlus предлагает беспроводную Warp Charge 50, которая позволяет полностью зарядить батарею OnePlus 9 Pro менее чем за 40 минут. Oppo предлагает еще более быструю зарядку AirVooc мощностью 65 Вт. Характерной особенностью этих решений является необходимость использования специального беспроводного зарядного устройства. Однако они также совместимы с обычными Qi-зарядками, хотя скорость зарядки будет ниже.
Чем зарядка MagSafe отличается от остальных?
Решение Apple для быстрой беспроводной зарядки MagSafe может показаться проприетарным, на самом деле это не так. Зарядная шайба MagSafe содержит кольцо магнитов вокруг обычной катушки стандарта Qi. Её функция заключается в упрощении совмещения катушек для достижения более высокой скорости зарядки. В результате, мощность зарядки достигает максимального значения для стандарта - 15 Вт. Однако, Apple имеет и действительно проприетарную зарядку для Apple Watch. AirPods могут быть заряжены с помощью обычных зарядных устройств стандарта Qi, как и Samsung Galaxy Watch 4. Это означает, что размер корпуса и уменьшение размера катушки не являются препятствием для использования беспроводной зарядки. Некоторые считают, что Apple Watch может иметь программное ограничение для совместимых зарядных устройств.
С точки зрения удобства, беспроводные зарядные устройства обычно занимают первое место. Однако иногда возникают ситуации, когда необходимо обратить внимание на такие параметры, как скорость зарядки, эффективность и тепловыделение.
Можно ли зарядить смартфон от другого смартфона?
Здесь присутствуют те же недостатки, о которых Я написал выше. Обратная беспроводная зарядка неэффективна, поэтому при зарядке часов или наушников вы будете использовать значительную часть заряда своего смартфона. Этот метод больше подходит для экстренных случаев. Многие производители предлагают использовать обратную зарядку, когда смартфон подключен к электрической сети. Это фактически устраняет необходимость в отдельном зарядном устройстве для маленьких гаджетов.
Технически возможно также зарядить другой смартфон с помощью обратной беспроводной зарядки, но низкая эффективность и риск перегрева делают это полезным только в крайних случаях. Еще один аспект, который следует учитывать, - это ограниченная скорость обратной зарядки, которая в некоторых случаях составляет всего 5 Вт.
Почему нельзя увеличить мощность беспроводной зарядки?
Поскольку КПД беспроводного зарядного устройства ограничен, возникает вопрос: почему бы просто не увеличить его мощность? Если для телефона требуется 18 Вт, то давайте создавать ЗУ мощностью 36 Вт и выше.
Есть проблема: "потерянные" проценты КПД не исчезают без следа, а превращаются в тепло, которое нагревает как ЗУ, так и смартфон. И чем выше мощность зарядного устройства, тем более заметно это становится. Например, 50% потерь для 10-ваттной зарядки превратятся в 5 Вт тепла. Этого достаточно, чтобы повысить температуру ЗУ и смартфона на 5-7 ºC, но не больше. Тем не менее, уже это повышение температуры может серьезно сократить срок службы аккумулятора. Однако 50% потерь для ЗУ мощностью 60 Вт — это уже серьезная проблема, которая может вызвать пожар. Производители стараются повысить КПД своих устройств, применяя различные методы:
- Автоматическое позиционирование смартфона с помощью стационарных магнитов.
- Изменение размера и количества катушек.
- Создание ЗУ и смартфона с перемещающимися катушками, которые самостоятельно подбирают оптимальную позицию.
- Разработка "умных" ЗУ и контроллеров зарядки в смартфонах, которые могут подбирать параметры зарядки в зависимости от взаимного положения катушек.
Эти методы повышают безопасность, увеличивают стоимость устройств и, тем не менее, не позволяют увеличить мощность выше 15 Вт. Существуют мощные беспроводные ЗУ, но они дорогие, несовместимы со стандартом Qi и могут использоваться только с соответствующими устройствами.
Опасна ли беспроводная зарядка для смартфона?
Это правда. Беспроводная зарядка так же как и проводная может быть опасна для аккумулятора. Скорость их неизбежного старения в большей степени зависит от интенсивности использования батареи.
Важно отметить, что мы говорим о ресурсе аккумулятора, выраженном в количестве циклов зарядки. Аккумулятору абсолютно не важно, каким образом он получает свою зарядку - через проводную зарядку или беспроводной метод с использованием индукционных катушек. Контроллер питания аккумулятора приведёт входящий ток к необходимым параметрам, независимо от способа зарядки, и только после этого аккумулятор будет подзаряжен.
Однако, несмотря на это, существуют городские легенды о потенциальных опасностях беспроводной зарядки. В этом мифе есть некоторая доля правды, но не там, где думает большинство неопытных владельцев смартфонов. Повторюсь: ток, поступающий непосредственно на аккумулятор, не зависит от способа зарядки. Так что в принципе невозможно "повредить индукционными токами" при использовании стандарта Qi. Аккумулятору вредит только нагрев до высоких температур, который способствует деградации анода и катода и, как результат, уменьшению ёмкости аккумулятора и, в некоторых случаях, может даже привести к короткому замыканию. Быстрое старение аккумулятора наблюдается при его нагреве выше 30 °C, то есть температурный порог для повреждения аккумулятора очень низок, даже ниже температуры человеческого тела.
КПД беспроводных зарядок Qi составляет примерно 60%. Большая часть потерянной энергии превращается в тепло, что приводит к нагреву катушек и, соответственно, смартфона, а следовательно, и аккумулятора. Важно отметить, что для достижения наивысшего КПД катушки станции и смартфона должны быть точно выровнены друг над другом. При смещении или неправильном выравнивании станция вынуждена увеличивать мощность, что приводит к повышенному нагреву.
Дешёвые и неизвестные бренды беспроводных зарядок Qi могут сломаться из-за использования недорогих компонентов и плохого качества пайки, что может привести к короткому замыканию. В лучшем случае вы испытаете неприятности с перегревом, а в худшем случае возможно возгорание.
Смартфоны могут охлаждаться только естественным образом, поэтому использование чехла ухудшает отвод тепла. Это не значит, что нужно отказываться от чехла ради сохранения аккумулятора, потому что замена аккумулятора через несколько лет будет дешевле, чем замена разбитого экрана сейчас. Однако чехол всё же может способствовать перегреву смартфона.
По этой же причине не рекомендую добавлять функцию беспроводной зарядки на смартфон с помощью Qi-приёмника в виде тонкой пластины с разъёмом. Смартфоны без встроенных индукционных катушек просто не предназначены для прохождения через них индукционного тока, и это может привести к быстрой деградации аккумулятора из-за перегрева, а в худшем случае повредить MEMS-компоненты, такие как компас или гироскоп.
Стандарт беспроводной зарядки Qi был разработан с учётом определенных факторов, а не случайно. Мощность зарядки ограничена значениями, которые гарантированно безопасны (5 Вт в первых версиях стандарта и 15 Вт в настоящее время).
Даже при самых неблагоприятных условиях, беспроводная зарядка не превратит телефон в сковороду для жарки шкварок. В смартфонах установлены термодатчики, которые предотвращают перегрев батареи выше 45 °C. Если обнаружится перегрев, например, из-за использования толстого чехла, который мешает естественному охлаждению телефона, контроллер питания потребует снизить мощность зарядки.
Однако все эти утверждения относятся к оригинальным спецификациям стандарта Qi с базовым ограничением мощности зарядки смартфонов на уровне 15 Вт. Но что насчет быстрой беспроводной зарядки? Заряжать современный смартфон с помощью беспроводной станции мощностью 5 Вт требует большого времени и имеет смысл только в случае, если телефон оставляется на прикроватной тумбочке на всю ночь. Для тех, кто не хочет ждать несколько часов, производители предлагают свои собственные быстрые зарядные устройства, которые работают на полную мощность только с определенными устройствами той же марки. К примеру, Huawei предлагает SuperCharge на 27 Вт и 50 Вт, OPPO представила AirVOOC на 65 Вт, а Xiaomi в ноябре 2020 года анонсировала 80-ваттную беспроводную зарядку, способную зарядить батарею емкостью 4000 мА·ч за 19 минут. Эти мощности впечатляющие и, в теории, сопровождаются значительным выделением тепла. Стоит отметить, что при проводной зарядке устройства также нагреваются, и этот нагрев зависит от мощности зарядки (при условии, что сам смартфон не используется во время зарядки, иначе нагрев будет выше). Однако, при беспроводной передаче энергии выделение тепла больше. Следовательно, Qi-зарядник на 5 Вт почти не нагревается, на 15 Вт - немного больше, а вот насколько разогреется смартфон, который заряжается через 80-ваттную беспроводную станцию...
Возможно будет интересно:
📗 «Чем отличаются смарт-браслет и смарт-часы: как выбрать устройство для себя»
📽 «Смартфон с гибким экраном год спустя. OPPO Find N!»
📗 «Мифы и правда о зарядке смартфона: как правильно заботиться о батарее?»