Физические принципы действия беспроводной зарядки
Принципы беспроводной передачи энергии могут быть разнообразными: от использования ультразвука до применения лазерного оружия излучения. Однако для зарядки мобильных устройств наиболее простым и эффективным способом оказалась индуктивная передача энергии, знакомая нам ещё со школьной физики, как в трансформаторе.
Разница заключается в том, что для беспроводной зарядки обмотки, передающие и принимающие энергию, находятся в разных устройствах: одна — в источнике энергии, а вторая — в приёмнике (обычно это смартфон).
Чтобы источник не расходовал энергию напрасно, перед началом процесса зарядки устройства обмениваются информацией и «договариваются» между собой. В это время также происходит проверка геометрического совмещения катушек источника и приёмника. Если всё в порядке, то процесс начинается.
Чтобы оба компонента беспроводной зарядки (источник и приёмник) были максимально компактными, катушки для обмена энергией делают плоскими.
Одновременно плоская конструкция уменьшает бесполезное рассеивание электромагнитной энергии в пространстве: силовые магнитные линии одной катушки почти точно проходят сквозь вторую катушку.
Просто, как всё гениальное!
Но, как водится, есть нюансы: у такого способа зарядки есть не только достоинства, но и недостатки. :(
Один из главных недостатков происходит из необходимости дополнительных ступеней преобразования энергии: в источнике - из постоянного тока в высокочастотный переменный ток; а на стороне приёмника (смартфона) - в обратную сторону. В результате КПД зарядки падает.
Частота преобразования по стандартам Qi обычно находится в пределах 100 - 205 кГц.
Типовой КПД обычной (проводной) зарядки 85-95%, а беспроводной - только 60-80%.
Все проценты, "не достающие" до 100%, идут, естественно, на нагрев. В результате нагревается заряжаемый смартфон сильнее, чем при проводной зарядке, и энергии ему можно передать за единицу времени меньше. Особенно вреден нагрев для аккумулятора - может снижаться срок службы; а чтобы он не "бабахнул", автоматике приходится тщательно следить за нагревом и передаваемой в аккумулятор мощностью.
До принятия стандарта быстрой зарядки Qi2.2 пользователю самому приходилось следить за точностью совмещения зарядного устройства и смартфона: при плохом совмещении ещё больше терялся КПД, а при очень плохом процесс заряда просто не запускался (или приостанавливался, если смещение происходило по ходу зарядки).
Существуют решения и с несколькими катушками в источнике, благодаря чему допускается некоторое смещение смартфона от центрального положения на зарядной станции, но это решение слегка "кривое", при котором возможна заметная потеря КПД и скорости зарядки.
В то же время обычная (проводная) зарядка допускает передачу почти любой мощности, не превышающей температурный предел кабеля зарядки. Уже существуют серийные смартфоны с мощностью зарядки 100 Вт и выше.
И вот в этом году принят долгожданный стандарт беспроводной зарядки Qi2.2. Что изменилось?
Главное изменение - теперь реализовано магнитное "сцепление" зарядного устройства и заряжаемого смартфона, подобно тому, как фиксируются беспроводные наушники TWS в своём кейсе. При этом зарядник и смартфон совмещаются с высокой степенью точности - руками поправлять не надо.
Даже удивительно, почему раньше никто не догадался?!
Второе улучшение - повышена допустимая мощность зарядки до 25 Вт (по предыдущему стандарту было 15 Вт).
К этому можно добавить разные "протокольные" достоинства, которые пользователю мало заметны, но на деле тоже полезны: улучшение алгоритмов контроля температуры и передаваемой мощности, а также обнаружения посторонних металлических предметов в зоне действия зарядки.
Кстати, все версии стандарта беспроводной зарядки Qi совместимы между собой, но при не совпадающих стандартах в заряднике и смартфоне будет работать более низкий из них.
Итоги и выводы
Чтобы новый стандарт быстрой зарядки стал массовым, потребуются ещё годы. Но процесс пошел!
К этому надо добавить, что если Вы хотите, чтобы телефон зарядился быстрее и нагревался меньше, то всё-таки пользуйтесь обычной проводной зарядкой.
Хотя удобство беспроводной зарядки тоже очень привлекательно, и если пользователь никуда не спешит, то пользоваться беспроводной зарядкой - совсем не грех!
В тоже время надо заметить, что уже появились (хотя лишь единичные модели) смартфоны вообще без разъёмов: их можно заряжать только беспроводной зарядкой.
Кроме того, беспроводные зарядки часто применяются в общественных местах: отелях, кафе, ресторанах и т.п. Очень удобны автомобильные держатели смартфонов со встроенной беспроводной зарядкой.
Подписывайтесь на этот Дзен-канал - будет ещё много интересного!