Беспроводная зарядка как работает видео

Содержание

В последние годы беспроводная зарядка смартфонов находит все больше поклонников. На рынке присутствует уже более 500 моделей различных устройств, поддерживающих этот способ. Возможно, вы уже много лет используете его, если у вас есть электрическая зубная щетка: просто положите ее на док-станцию — она начнет заряжаться. Принцип зарядки вашего смартфона или умных часов тот же. Очень [. ]

В последние годы беспроводная зарядка смартфонов находит все больше поклонников. На рынке присутствует уже более 500 моделей различных устройств, поддерживающих этот способ. Возможно, вы уже много лет используете его, если у вас есть электрическая зубная щетка: просто положите ее на док-станцию — она начнет заряжаться.

Принцип зарядки вашего смартфона или умных часов тот же. Очень практично, не нужно подключать кабель. Но что такое беспроводная зарядка и как она работает?

Секрет в электромагнитной индукции

Как энергия может передаваться от одного предмета к другому? Беспроводная зарядка работает по принципу электромагнитной индукции. Впервые это явление было описано в 1831 году Майклом Фарадеем, который обнаружил, что если источник магнитного поля перемещать через катушку, в ней появится электрический ток. Майкл Фарадей нашел зависимость между электричеством и магнетизмом.

Как работает электромагнитная индукция, легко объяснить, выполнив следующий эксперимент:

Возьмите магнит с холодильника.
Подсоедините лампочку к простой медной катушке.
Перемещайте магнит вперед и назад внутри катушки.
Лампа начнет загораться!

Почему загорелась лампочка? Проводя магнитом внутри катушки, вы изменяли создаваемое им магнитное поле. Эти колебания ощущались катушкой, в которой возникал индуктированный ток.

Как устроена беспроводная зарядка

По сути, беспроводная зарядка вашего смартфона или другого устройства работает так же, как мы видели в эксперименте с лампочкой. Конечно, здесь нет движущегося магнита, но есть индукционная катушка, по которой идет высокочастотный переменный ток.

Этот ток генерирует изменения в магнитном поле. Данная часть системы беспроводной зарядки называется «катушка-передатчик». Часть, расположенная внутри вашего телефона, называется «катушка-приемник», и по ней проходит ток так же, как по катушке в опыте.

Безопасна ли беспроводная зарядка?

Магнетизм всегда воспринимается как нечто сродни магии, ведь магнитные поля невозможно увидеть. Чтобы построить эффективную беспроводную систему зарядки, необходимо сконцентрировать магнитное поле вокруг катушки-передатчика.

Данный эффект достигается с помощью специальных материалов — ферритов, которые проводят магнитное поле намного лучше воздуха. Следовательно, магнитному полю проще проходить через феррит, а не искать другие пути распространения. Таким образом, за пределами зарядки магнитное поле практически отсутствует, а сама она вполне безопасна.

Быстро или медленно?

Можно ли зарядить устройство с помощью беспроводной зарядки так же быстро, как через провод? Беспроводная зарядная система мощностью 5 Вт сможет зарядить устройство со скоростью, эквивалентной проводной зарядке, работающей под напряжением в 5В и с силой тока в 1А.

Последние разработки в области бесконтактной зарядки могут это делать еще быстрее: на телефон можно подавать до 15 Вт. Это значительно сокращает время зарядки, беспроводная быстрая зарядка становится все более популярной.

Какой смартфон можно зарядить без проводов?

Сегодня на рынке представлено более 500 моделей устройств с поддержкой беспроводной зарядки.

Последние модели Apple имеют эту функцию. Samsung и Nokia также интегрировали ее уже несколько лет назад. Также поддерживают технологию беспроводной зарядки компании, входящие в Wireless Power Consortium. Приведенный ниже список моделей, в которые интегрирована технология WPC, или Qi, не является исчерпывающим, но дает некоторое представление о рынке:

Беспроводное зарядное устройство Apple поддерживают iPhone 5 / 5C / 5S, iPhone 6/6 Plus / 6S / 6S Plus, iPhone 7/7 Plus, iPhone 8/8 Plus, iPhone X, iPhone Xs

Беспроводное зарядное устройство Samsung: Galaxy A7, Galaxy A9, Galaxy J7, Galaxy A310, Galaxy S6 / S6 Edge / S6 Edge Plus, Galaxy S7 / Edge S7 / S7 Edge Plus, Galaxy S8 / S8 Plus, Galaxy S9 / S9 Plus
Беспроводное зарядное устройство Huawei : P8, P8 Lite, Mate 8, P9, P9 Lite
Беспроводное зарядное устройство LG : G3, G4, G5, Stylus G4, K10
Беспроводное зарядное устройство Sony : Xperia Z5, Premium Z5, Compact Z5, Xperia X, Xperia XA
Беспроводное зарядное устройство Nokia : Lumia 950, Lumia 650
Беспроводное зарядное устройство HTC : One X9
Беспроводное зарядное устройство Motorola : Moto X, Moto G

Кстати, проверить, поддерживает ли ваш смартфон технологию Qi, можно, проверив на сайте Консорциума. Если у вас другая модель, не паникуйте. В этом случае просто надо купить в дополнение к зарядному устройству специальный приемник, который должен быть помещен рядом с батарей вашего гаджета .

Недостатки беспроводной зарядки

Если проводные зарядные устройства просто-напросто исчезают между циклами зарядки, то при пользовании бесконтактной зарядкой пользователь сталкивается с другими недостатками.

В зависимости от размера поверхности зарядки можно заряжать два и более устройств одновременно, но такие зарядные устройства более дороги.
Зарядка может осуществляться дистанционно, но все же необходимо находиться рядом с зарядкой — не относить устройство дальше, чем на 4см.
Времени дистанционная зарядка занимает все же больше, чем контактный метод, так как электричество «теряется». Поэтому лучше держать телефон только на пластине зарядного устройства.

Будущее беспроводной зарядки

В настоящее время максимальная мощность беспроводной зарядки составляет 15 Вт, поэтому такие устройства предназначены исключительно для смартфонов, камер и умных часов. Wireless Power Consortium, однако, работает над улучшением технологии Qi, чтобы с ее помощью можно было заряжать устройства с более емкими батареями, например, компьютеры или электромобили.

Такая технология уже существует, она находится в фазе испытаний и рыночной адаптации. Она была разработана компанией WiTricity и работает на основе технологии магнитного резонанса. По сути, происходит то же, что и при зарядке Qi, но на большем расстоянии. Поскольку наиболее крупный рынок электрокаров сегодня в Китае, то и сотрудничает производитель в основном с этой страной.

С одной стороны, больше никакой путаницы с проводами. С другой — проблема с толстыми чехлами и перегрев смартфона.

Как появилась беспроводная зарядка

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

В 1888 году Генрих Герц подтвердил Heinrich Hertz Produces And Detects Radio Waves In 1888 существование электромагнитного поля. Его исследования помогли Николе Тесле впервые передать энергию на расстояние. Это случилось World’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.

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.

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.

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.

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

Он в большей мере распространён в США. Там его продвигали AT&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 планирует Huawei 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.

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, рекомендованная Belkin 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.

Как появилась беспроводная зарядка

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.