Индуктивная зарядка: Почему беспроводная зарядка телефонов до сих пор не стала массовой?

Почему беспроводная зарядка телефонов до сих пор не стала массовой?

Провода имеют свойство завязываться узелками, они неудобны. И самое интересное, что наука давно нашла способ обходиться без них. Но это в теории. На практике все обстоит куда сложнее, и обозреватель ресурса Android Authority Саймон Хилл решил разобраться в том, почему передовые достижения инженерной мысли не нашли пока массового воплощения.

Могущество науки

Электрические зубные щетки могли заряжаться без проводов еще в 1990-е годы. Ничего нового в этой технологии нет и она существует уже сравнительно давно. Индуктивная зарядка использует электромагнитное поле. Обычно в ней применяются две индукционные катушки, одна из которых интегрирована в девайс, а вторая — в блок зарядного устройства. К сожалению, чтобы зарядка «по воздуху» произошла, этим катушкам следует располагаться очень близко друг к другу.

Аккумуляторы и по сей день остаются главной слабостью смартфонов, сколь бы они ни были мощны и привлекательны. Необходимость каждый раз включать телефон в электрическую розетку для того, чтобы зарядить, делает его менее «мобильным» и более привязанным к проводу. Раз за разом девайсу приходится лежать на столе, чтобы вновь наполниться энергией. А ведь удобное решение давно существует, но на его пути стоят технические и маркетинговые препятствия.

Благодаря некоторым талантливым изобретателям было обнаружено, что резонанс может использоваться для передачи энергии на короткие расстояния. Речь идет о расстояниях около метра. Идея состоит в том, что зарядный блок и устройство работают на одной и той же частоте, и это позволяет телефону в вашем кармане заряжаться. С вашей же стороны для этого не требуется никаких усилий. Подобная технология может применяться также в лишенных батареи индикаторах дыма и бытовых беспроводных гаджетах и устройствах, но в настоящее время она так и не смогла стать массовой.

Почему эта разработка не получила распространения

Еще в 2009 году компания Palm выпустила для Pre беспроводное зарядное устройство Touchstone. С тех пор нам показали множество различных беспроводных зарядных устройств. Эти дополнительные устройства и специальные коврики стоят дополнительных денег. Было бы желательно, чтобы смартфоны изначально комплектовались всем необходимым для их беспроводной зарядки.

На рынке уже сейчас присутствует немало индуктивных зарядных устройств, но все они обладают одной общей слабостью. Вы можете заряжать девайс только в то время, когда он находится в зоне наилучшего восприятия. Стоит лишь переместить телефон с этой позиции, и скорость зарядки начнет замедляться. А вскоре телефон и вовсе перестанет заряжаться. Если вы хотите зарядить устройство с той же скоростью, что и через USB-порт, то далеко отодвинуть его от стенной розетки не получится. Использоваться устройство в процессе беспроводной зарядки вы тоже не сможете.

Можно оставлять телефон заряжаться на всю ночь. Это неплохое решение, в особенности при наличии магнитного порта зарядки, как у Z2.

Истина состоит в том, что существующие решения недостаточно хороши, и это ставит барьер на пути их принятия пользователями. Ведь людям хотелось бы, чтобы беспроводная зарядка была проще и удобнее кабельной, но пока получается наоборот. По крайней мере таково мнение Саймона Хилла.

Отсутствие открытых стандартов

По данным IHS, рынок беспроводных приемников и передатчиков энергии в 2013 году оценивался в 216 миллионов долларов США, а к 2018 году достигнет 8,5 миллиардов долларов США. Каждый игрок этого рынка хотел бы «полакомиться» лучшим кусочков этого свежеиспеченного «пирога», поэтому единой технологии не существует. А это означает отсутствие стандарта, который мог бы стать совместимым со всеми девайсами.

Консорциум Wireless Power Consortium (WPC) был основан в 2008 году, и эта организация продвигает стандарт Qi, который в настоящее время является самым распространенным. Многие крупные игроки мобильного рынка работают с этим стандартом. Среди них такие громкие имена, как Samsung, Sony, Nokia, HTC, LG, Asus, Qualcomm, T-Mobile, Sprint и Verizon.

Наряду с этим консорциумом существует также альянс Power Matters Alliance (PMA), основанный в 2012 году компаниями Procter & Gamble и Powermat Technologies. Этот альянс противодействует стандарту Qi. И он также пользуется поддержкой крупных компаний, среди которых Samsung, Sony, HTC, LG, Asus, Qualcomm, ZTE и AT&T. Да-да, частично те же самые корпорации, которые поддерживают стандарт Qi.

PMA распространил свою технологию Powermat на закусочные Starbucks и McDonalds. General Motors анонсировала свои планы интегрировать Powermat в линейку новых Cadillac. Но для того, чтобы вы могли использовать технологию Powermat для своего телефона, вам придется купить для него специальный дорогой чехол.

WPC сосредоточил свое внимание в основном на обеспечении совместимости своей технологии с популярными устройствами, среди которых Nexus 4, 5 и 7, а также некоторые модели линейки Samsung Galaxy, «букет» Nokia Lumia, а также телефоны от HTC, Motorola, LG и других производителей. Чтобы воспользоваться технологией Qi, необходимо приобрести специальное покрытие батареи.

Пока неясно, какая из этих технологий возьмет верх, но уже сейчас можно видеть, что многие компании не склоняются полностью ни в сторону той, ни в сторону другой. Между технологиями нет принципиальных различий. Powermat состояла в WPC до тех пор, пока не решила найти собственную дорогу и приняла участие в основании PMA.

Беспроводной зарядке есть куда совершенствоваться

Новое поколение беспроводных зарядных устройств будет основано на магнитном резонансе поля в зоне индукции. Благодаря этому не потребуется подбирать расположение устройства и класть его на специальный коврик. WPC уже сообщил о своих планах расширить технологию Qi магнитно-резонансной системой с сохранением обратной совместимости. Что же касается PMA, то ему удалось убедить Alliance for Wireless Power (A4WP) стать его партнером.

Альянс A4WP был основан в 2012 году и занимается развитием магнитно-резонансной технологии Rezence. WiTricity, компания-первопроходец в области беспроводной передачи энергии, также состоит в альянсе PMA. Если все эти превосходные решения выйдут наконец на рынок, то первоначальное лидерство WPC останется в прошлом.

Провода могут остаться в прошлом, там, где сейчас магнитофонные кассеты и даже HD DVD. Разумеется, отдельно покупать какие-то не совсем понятные простому пользователю приспособления станут немногие. Такие решения есть, а время от времени появляются новые. Но если беспроводная зарядка станет поставляться вместе с телефоном, найдутся ли такие ценители кабелей, которые предпочтут и дальше возиться с проводами? Уже и сегодня отсутствие беспроводной зарядки считают одним из восьми недостатков Galaxy S5. Современный пользователь настолько привык к комфорту, что подключать телефон для того, чтобы зарядить его, считает слишком большим усилием для себя.

А что вы считаете основным препятствием на пути беспроводной зарядки к потребителю? Отсутствие единого стандарта? Технологические барьеры? Или неготовность самих пользователей принять новую технологию?

Индуктивная зарядка

Индуктивные зарядные станции — очень аккуратная идея, и я надеюсь, что вы сможете реализовать ее на своей платформе робота.

Хотя я сам никогда не создавал индуктивное зарядное устройство, я собрал несколько самодельных устройств типа RFID, и я понял, что ключ к хорошей связи между первичной катушкой зарядной станции и приемной катушкой у вашего робота хорошо настроенная (с высоким Q) резонансная сеть на первичном. Я думаю, вам лучше всего связать это с нерезонансной измерительной катушкой на роботе, чтобы нагрузка, создаваемая роботом, оказывала минимальное влияние на резонанс вашей первичной катушки.

Прочитайте эту статью: Наземная беспроводная передача энергии и двунаправленная связь для автономных роботов.

Они собрали базовую систему, в которой должны быть все детали, необходимые для зарядки вашего робота. На основании они используют установку с двумя катушками, причем первичная катушка возбуждения приводится в действие мощным полевым МОП-транзистором, соединенным с резонансной вторичной катушкой. Поскольку вторичная катушка электрически изолирована от возбудителя, они способны сохранять резонанс и улучшать добротность вторичной системы лучше, чем если бы они просто вели ее напрямую.

На приемном конце они используют нерезонансную измерительную катушку (в основном, спиральную проволоку), соединенную с каскадным умножителем, который повышает напряжение, снимаемое катушкой, до уровня, который они могут использовать на своих роботах. Я построил аналогичные датчики для проектов RFID, и они удивительно хорошо работают с правильной комбинацией диодов Шоттки и значений конденсаторов (керамика лучше всего работает здесь).

Я думаю, что проблема в вашем случае состоит в том, чтобы получить достаточно высокое выходное напряжение, чтобы подзарядить любую батарею, которую вы используете. Поскольку я не знаю, используете ли вы LiPo, NiMH или даже свинцовую кислоту, я не могу сказать, сработает ли это наверняка. Я полагаю, что при достаточной настройке вы можете легко получить 4-5 В из этого типа установки, и этого должно быть достаточно для LiPo или NiMH.

Индуктивная зарядка — Inductive charging

Тип беспроводной передачи энергии

Первичная катушка зарядного устройства индуцирует ток во вторичной катушке заряжаемого устройства. Подставка для беспроводной зарядки, используемая для зарядки устройств по стандарту Qi.

Индуктивная зарядка (также известная как беспроводная зарядка или беспроводная зарядка ) — это тип беспроводной передачи энергии .

Он использует электромагнитную индукцию для обеспечения электропитания портативных устройств. Наиболее распространенное применение — стандарт беспроводной зарядки Qi для смартфонов, умных часов и планшетов. Индуктивная зарядка также используется в транспортных средствах, электроинструментах, электрических зубных щетках и медицинских устройствах. Портативное оборудование можно разместить рядом с зарядной станцией или индукционной площадкой без необходимости точного выравнивания или электрического контакта с док-станцией или вилкой.

Индуктивный заряд назван так потому, что он передает энергию через индуктивную связь . Сначала переменный ток проходит через индукционную катушку зарядной станции или зарядной площадки. Движущийся электрический заряд создает магнитное поле , сила которого колеблется из-за колебаний амплитуды электрического тока. Это изменяющееся магнитное поле создает переменный электрический ток в индукционной катушке портативного устройства, который, в свою очередь, проходит через выпрямитель для преобразования его в постоянный ток .

Наконец, постоянный ток заряжает аккумулятор или обеспечивает рабочую мощность.

Больших расстояний между передающей и приемной катушками можно достичь, если в системе индуктивной зарядки используется резонансная индуктивная связь , когда к каждой индукционной катушке добавляется конденсатор для создания двух LC-контуров с определенной резонансной частотой. Частота переменного тока согласована с резонансной частотой, а частота выбирается в зависимости от расстояния, необходимого для максимальной эффективности. Недавние усовершенствования этой резонансной системы включают использование подвижной передающей катушки (то есть установленной на подъемной платформе или кронштейне) и использование других материалов для приемной катушки, таких как посеребренная медь или иногда алюминий, чтобы минимизировать вес и уменьшить сопротивление из-за скин — эффект .

История

Индукционная передача энергии была впервые использована в 1894 году, когда М. Хутин и М. Ле-Блан предложили устройство и способ питания электромобиля. Однако двигатели внутреннего сгорания оказались более популярными, и на какое-то время об этой технологии забыли.

В 1972 году профессор Дон Отто из Оклендского университета предложил транспортное средство с индукционным приводом с использованием передатчиков на дороге и приемника на транспортном средстве. В 1977 году Джон Э. Тромбли получил патент на «Зарядное устройство с электромагнитной связью». В патенте описывается приложение для зарядки аккумуляторов налобных фонарей для шахтеров (US 4031449). Первое применение индуктивной зарядки, использованное в Соединенных Штатах, было выполнено Дж. Г. Болджером, Ф. А. Кирстен и С. Нг в 1978 году. Они создали электромобиль, работающий от системы с частотой 180 Гц и мощностью 20 кВт. В Калифорнии в 1980-х годах был произведен автобус, который питался от индуктивной зарядки, и примерно в это время аналогичные работы проводились во Франции и Германии.

В 2006 году Массачусетский технологический институт начал использовать резонансную связь . Они могли передавать большое количество энергии без излучения на несколько метров. Это оказалось лучше для коммерческих нужд и стало важным шагом на пути к индуктивной зарядке.

Консорциум Wireless Power Consortium (WPC) был основан в 2008 году, а в 2010 году они установили стандарт Qi . В 2012 году были основаны Alliance for Wireless Power (A4WP) и Power Matter Alliance (PMA). Япония учредила Форум по широкополосной беспроводной связи (BWF) в 2009 году, а в 2013 году они учредили Консорциум беспроводной энергии для практических приложений (WiPoT). Консорциум по сбору энергии (EHC) также был основан в Японии в 2010 году. Корея учредила Корейский форум по беспроводной энергетике ( KWPF) в 2011 году. Целью этих организаций является создание стандартов для индуктивной зарядки. В 2018 году стандарт Qi Wireless был принят для использования в военной технике в Северной Корее, России и Германии.

Области применения

Применения индуктивной зарядки можно разделить на две большие категории: малой мощности и высокой мощности:

• Приложения с низким энергопотреблением обычно поддерживают небольшие потребительские электронные устройства, такие как сотовые телефоны , карманные устройства, некоторые компьютеры и аналогичные устройства, которые обычно заряжаются при уровнях мощности ниже 100 Вт.
• Индуктивная зарядка высокой мощности обычно относится к индуктивной зарядке батарей при уровнях мощности выше 1 киловатта. Самая известная область применения индуктивной зарядки большой мощности — поддержка электромобилей, где индукционная зарядка обеспечивает автоматизированную и беспроводную альтернативу зарядке от розетки. Уровни мощности этих устройств могут варьироваться от примерно 1 киловатта до 300 киловатт или выше. Во всех мощных индуктивных системах зарядки используются резонансные первичная и вторичная катушки.

Преимущества

• Защищенные соединения — отсутствие коррозии, когда электроника закрыта, вдали от воды или кислорода в атмосфере. Меньший риск электрических неисправностей, таких как короткое замыкание из-за нарушения изоляции, особенно при частом подключении или обрыве.
• Периодическая подзарядка с частыми повторными подключениями без физического износа зарядного разъема.
• Низкий риск заражения — для встроенных медицинских устройств передача энергии через магнитное поле, проходящее через кожу, позволяет избежать риска заражения, связанного с проникновением проводов в кожу.
• Долговечность — отсутствие необходимости постоянно подключать и отключать устройство, значительно меньше изнашивается розетка устройства и соединительный кабель.
• Повышенное удобство и эстетическое качество — Кабели не нужны.
• Автоматическая индуктивная зарядка электромобилей высокой мощности позволяет проводить более частые заряды и, как следствие, увеличивать запас хода.
• Системы индукционной зарядки могут работать автоматически, независимо от того, кто их подключает и отключает. Это приводит к более высокой надежности.
• Автоматическая индукционная зарядка решает эту проблему, теоретически позволяя автомобилю работать бесконечно долго.
• Индуктивная зарядка электромобилей на высоких уровнях мощности позволяет заряжать электромобили во время движения (также известная как динамическая зарядка).

Недостатки

Для устройств индуктивной зарядки малой мощности (т.е. менее 100 Вт) были отмечены следующие недостатки. Эти недостатки могут быть неприменимы к системам индукционной зарядки электромобилей большой мощности (т.е. более 5 киловатт).

• Более медленная зарядка — из-за более низкой эффективности зарядка устройствам требуется на 15 процентов дольше, если подаваемая мощность одинакова.
• Более дорогое — для индукционной зарядки также требуются электроника привода и катушки как в устройстве, так и в зарядном устройстве, что увеличивает сложность и стоимость производства.
• Неудобство — когда мобильное устройство подключено к кабелю, его можно перемещать (хотя и в ограниченном диапазоне) и использовать во время зарядки. В большинстве реализаций индуктивной зарядки мобильное устройство необходимо оставить на планшете для зарядки, поэтому его нельзя перемещать или легко управлять во время зарядки. Согласно некоторым стандартам зарядка может поддерживаться на расстоянии, но только в том случае, если между передатчиком и приемником ничего нет.
• Совместимые стандарты — не все устройства совместимы с различными индуктивными зарядными устройствами. Однако некоторые устройства начали поддерживать несколько стандартов.
• Неэффективность — Индуктивная зарядка не так эффективна, как прямая зарядка, что приводит к большему выделению тепла по сравнению с обычной зарядкой. Продолжительное воздействие тепла может привести к повреждению аккумулятора. Анализ энергопотребления показал, что зарядка Pixel 4 от 0 до 100 процентов по классическому кабелю потребляла 14,26 Втч ( ватт-часов ), тогда как для зарядки с помощью беспроводного зарядного устройства потребовалось 21,01 Втч, что на 47 процентов больше. Для одного телефона и одного зарядного устройства это очень небольшое количество энергии, но в больших масштабах это может создать серьезные проблемы; если бы все 3,5 миллиарда работающих смартфонов потребляли на 50 процентов больше энергии для зарядки, влияние было бы огромным. По оценкам, для полной зарядки 3,5 миллиардов смартфонов требуется эквивалент 73 электростанций мощностью 50 МВт, работающих в течение дня , поэтому любая возросшая популярность беспроводной зарядки при отсутствии серьезного повышения эффективности не является большим компромиссом в пользу невероятно мягкого удобства.

Новые подходы уменьшают потери при передаче за счет использования ультратонких катушек, более высоких частот и оптимизированной приводной электроники. Это приводит к созданию более эффективных и компактных зарядных устройств и приемников, облегчая их интеграцию в мобильные устройства или аккумуляторы с минимальными изменениями. Эти технологии обеспечивают время зарядки, сравнимое с проводными подходами, и они быстро находят свое применение в мобильных устройствах.

Например, в автомобильной зарядной системе Magne Charge используется высокочастотная индукция для обеспечения высокой мощности при КПД 86% (передача мощности 6,6 кВт при потребляемой мощности 7,68 кВт).

Стандарты

Станция беспроводной зарядки

Деталь беспроводного индуктивного зарядного устройства

Стандарты относятся к различным операционным системам, с которыми совместимы устройства. Есть два основных стандарта: Qi и PMA. Эти два стандарта работают очень похоже, но используют разные частоты передачи и протоколы подключения. Из-за этого устройства, совместимые с одним стандартом, не обязательно совместимы с другим стандартом. Однако есть устройства, совместимые с обоими стандартами.

• Magne Charge , в значительной степени устаревшая система индукционной зарядки, также известная как J1773, используемая для зарядки аккумуляторных электромобилей (BEV), ранее производимая General Motors.
• Возникающее SAE J2954 стандарт позволяет индуктивный автомобиль зарядка через подушку, с доставкой мощности до 11 кВт.
• Qi , стандарт интерфейса, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium для индуктивной передачи электроэнергии. По состоянию на июль 2017 года это самый популярный стандарт в мире, более 200 миллионов устройств поддерживали этот интерфейс.
• AirFuel Alliance:
  • В январе 2012 года IEEE объявил о создании Союза вопросов питания (PMA) в рамках отраслевых подключений IEEE Standards Association (IEEE-SA). Альянс создан для публикации набора стандартов индуктивной мощности, которые являются безопасными и энергоэффективными, а также имеют интеллектуальное управление питанием. PMA также сосредоточится на создании экосистемы индуктивной мощности.
  • Rezence был стандартом интерфейса, разработанным Alliance for Wireless Power (A4WP).
  • A4WP и PMA объединились в AirFuel Alliance в 2015 году.
• ISO 15118 для связи между транспортными средствами и электросетью (соответствующий стандарт)

В современных смартфонах

Многие производители смартфонов начали добавлять эту технологию в свои устройства, большинство из них приняли стандарт беспроводной зарядки Qi . Крупные производители, такие как Apple и Samsung, массово выпускают множество моделей своих телефонов с возможностями Qi. Популярность стандарта Qi побудила других производителей принять его в качестве собственного стандарта. Смартфоны стали движущей силой этой технологии, проникающей в дома потребителей, где многие домашние технологии были разработаны для использования этой технологии.

Samsung и другие компании начали изучать идею «поверхностной зарядки», встраивая индуктивную зарядную станцию ​​на всю поверхность, например, на стол или стол. Напротив, Apple и Anker продвигают платформу для зарядки на базе док-станции. Сюда входят зарядные площадки и диски, занимающие гораздо меньшую площадь. Они предназначены для потребителей, которые хотят иметь зарядные устройства меньшего размера, которые располагались бы в местах общего пользования и вписывались бы в современный интерьер их дома. Благодаря принятию стандарта беспроводной зарядки Qi, любое из этих зарядных устройств будет работать с любым телефоном, если телефон поддерживает Qi.

Еще одна разработка — обратная беспроводная зарядка , которая позволяет мобильному телефону без проводов разряжать собственную батарею в другое устройство.

Примеры

iPhone X заряжается с помощью беспроводного зарядного устройства.

• Перезаряжаемые зубные щетки Oral-B от компании Braun используют индуктивную зарядку с начала 1990-х годов.
• На выставке Consumer Electronics Show (CES) в январе 2007 года Visteon представила свою систему индуктивной зарядки для использования в автомобиле, которая может заряжать только специально изготовленные сотовые телефоны до MP3-плееров с совместимыми приемниками.
• 28 апреля 2009 г .: На IGN появилась информация об индукционной зарядной станции Energizer для пульта Wii.

• На выставке CES в январе 2009 года компания Palm, Inc. объявила, что ее новый смартфон Pre будет доступен с дополнительным индуктивным зарядным устройством Touchstone. Зарядное устройство поставлялось с необходимой специальной задней панелью, которая стала стандартной для следующей модели Pre Plus, анонсированной на выставке CES 2010. Она также использовалась в более поздних смартфонах Pixi, Pixi Plus и Veer 4G. После запуска в 2011 году злополучный планшет HP Touchpad (после приобретения HP Palm Inc.) имел встроенную катушку Touchstone, которая использовалась в качестве антенны для функции Touch to Share, подобной NFC.
• 24 марта 2013 г .: Samsung представила Galaxy S3 , который поддерживает опциональную дооснащающуюся заднюю крышку, включенную в их отдельный «Комплект для беспроводной зарядки».
• 5 сентября 2012 года Nokia анонсировала модели Lumia 920 и Lumia 820 , которые поддерживают индуктивную зарядку и индуктивную зарядку соответственно с задней крышкой для аксессуаров.
• 15 марта 2013 г .: Samsung выпустила Galaxy S4 , который поддерживает индуктивную зарядку с дополнительной задней крышкой.
• 26 июля 2013 г .: Google и ASUS выпустили Nexus 7 2013 Edition со встроенной индуктивной зарядкой.
• 9 сентября 2014 г .: Apple анонсировала Apple Watch (выпущенные 24 апреля 2015 г.), в которых используется беспроводная индуктивная зарядка.
• 12 сентября 2017 г .: Apple анонсировала коврик для беспроводной зарядки AirPower . Он был предназначен для одновременной зарядки iPhone , Apple Watch и AirPods ; однако продукт так и не был выпущен. 12 сентября 2018 года Apple удалила большинство упоминаний AirPower со своего веб-сайта, а 29 марта 2019 года полностью отменила продукт.
• В 2018 году немецкая компания Wiferion представила систему беспроводной зарядки мощностью 3 кВт для промышленного применения, например, для зарядки AGV. Система утверждает, что она имеет лучший КПД в своем классе с общим КПД передачи> 92%. В 2021 году Wiferion представила версию своей системы беспроводной зарядки мощностью 12 кВт. Благодаря гибкой и масштабируемой интеграции продуктов пользователи могут стабильно повышать коэффициент использования и эффективность парка.

Устройства Qi

• 5 сентября 2012 года Nokia выпустила два смартфона ( Lumia 820 и Lumia 920 ) с индуктивной зарядкой Qi.

• Google и LG выпустили Nexus 4 в октябре 2012 года, который поддерживает индуктивную зарядку по стандарту Qi.
• Motorola Mobility выпустила свои Droid 3 и Droid 4 , которые опционально поддерживают стандарт Qi.
• 21 ноября 2012 года компания HTC выпустила Droid DNA , который также поддерживает стандарт Qi.
• 31 октября 2013 года Google и LG выпустили Nexus 5 , который поддерживает индуктивную зарядку с помощью Qi.
• 14 апреля 2014 года Samsung представила Galaxy S5, который поддерживает беспроводную зарядку Qi с беспроводной зарядкой сзади или с приемником.
• 20 ноября 2015 года Microsoft выпустила Lumia 950 XL и Lumia 950, которые поддерживают зарядку по стандарту Qi.
• 22 февраля 2016 года Samsung анонсировала свои новые флагманы Galaxy S7 и S7 Edge, которые используют интерфейс, почти такой же, как Qi. Samsung Galaxy S8 и Samsung Galaxy Note 8 выпущен в 2017 году , также имеет Й технологию беспроводной зарядки.
• 12 сентября 2017 года Apple объявила, что iPhone 8 и iPhone X будут оснащены беспроводной зарядкой стандарта Qi.

Мебель

• У Ikea есть серия мебели для беспроводной зарядки, которая поддерживает стандарт Qi.

Двойной стандарт

• 3 марта 2015 г .: Samsung анонсировала свои новые флагманы Galaxy S6 и S6 Edge с беспроводной индуктивной зарядкой с помощью зарядных устройств, совместимых с Qi и PMA . Все телефоны в линейках Samsung Galaxy S и Note после S6 поддерживают беспроводную зарядку.
• 6 ноября 2015 г. BlackBerry выпустила свой новый флагман BlackBerry Priv , первый телефон BlackBerry, поддерживающий беспроводную индуктивную зарядку с помощью зарядных устройств, совместимых с Qi и PMA .

Исследования и другие

• В 2012 году открылся российский частный музей « Гранд Макет Россия», в котором экспонируются модели автомобилей с индукционной зарядкой.
• По состоянию на 2017 год Disney Research занималась разработкой и исследованием индуктивной зарядки в масштабе комнаты для нескольких устройств.

Транспорт

Электрические транспортные средства

• Hughes Electronics разработала интерфейс Magne Charge для General Motors . General Motors EV1 электрический автомобиль был заряжен, вставив индуктивный зарядки весло в сосуд на транспортном средстве. General Motors и Toyota согласовали этот интерфейс, и он также использовался в автомобилях Chevrolet S-10 EV и Toyota RAV4 EV .
• Сентябрь 2015 г. AUDI Wireless Charging (AWC) представила индуктивное зарядное устройство мощностью 3,6 кВт во время 66-го Международного автосалона (IAA) 2015.
• 17 сентября 2015 года компания Bombardier-Transportation PRIMOVE представила зарядное устройство для автомобилей мощностью 3,6 кВт, которое было разработано на заводе в Мангейме, Германия.
• Транспорт для Лондона ввел индуктивную зарядку в испытание для двухэтажных автобусов в Лондоне.
• Индуктивная зарядка Magne Charge применялась в нескольких типах электромобилей примерно в 1998 году, но была прекращена после того, как Калифорнийский совет по воздушным ресурсам выбрал SAE J1772-2001 , или « Avcon », проводящий интерфейс зарядки для электромобилей в Калифорнии в июне 2001 года.
• В 1997 году Conductix Wampler начал с беспроводной зарядки в Германии. В 2002 году в Турине начали работать 20 автобусов с зарядкой 60 кВт. В 2013 году технология IPT была куплена Proov . В 2008 году эта технология уже использовалась в доме будущего в Берлине с Mercedes A Class. Позже Evatran также начал разработку Plugless Power , индукционной системы зарядки, которая, по ее утверждению, является первой в мире бесконтактной бесконтактной системой зарядки для электромобилей без помощи рук . При участии местного муниципалитета и нескольких предприятий полевые испытания были начаты в марте 2010 года. Первая система была продана Google в 2011 году для использования сотрудниками в кампусе Маунтин-Вью.
• Evatran начал продавать беспроводную зарядную систему Plugless L2 в 2014 году.
• Январь 2019 г .: Volvo Group Venture Capital, дочерняя компания Volvo Group, объявила об инвестициях в американскую компанию Momentum Dynamics, специализирующуюся на беспроводной зарядке.
• BRUSA Elektronik AG , специализированный поставщик и компания-разработчик электромобилей, предлагает модуль беспроводной зарядки ICS мощностью 3,7 кВт.
• В рамках партнерства между Cabonline, Jaguar, Momentum Dynamics и Fortam Recharge запускается парк такси с беспроводной зарядкой в ​​Осло, Норвегия. Парк состоит из 25 внедорожников Jaguar I-Pace, оснащенных индуктивными зарядными устройствами мощностью 50-75 кВт. В подушках используется резонансная индуктивная связь, работающая на частоте 85 Гц, для повышения эффективности и дальности беспроводной зарядки.

Исследования и другие

Стационарный

В одной системе индуктивной зарядки одна обмотка прикреплена к днищу автомобиля, а другая остается на полу гаража. Основное преимущество индуктивного подхода к зарядке транспортных средств заключается в том, что отсутствует возможность поражения электрическим током , поскольку отсутствуют оголенные проводники, хотя блокировки, специальные разъемы и УЗО (прерыватели замыкания на землю или GFI) могут сделать проводящую связь почти такой же безопасной. Сторонник индуктивной зарядки от Toyota утверждал в 1998 году, что общая разница в стоимости была минимальной, в то время как сторонник проводящей зарядки от Ford утверждал, что проводящая зарядка была более рентабельной.

С 2010 года автопроизводители проявляют интерес к беспроводной зарядке как к еще одной части цифровой кабины . В мае 2010 года Ассоциация потребительской электроники создала группу для определения базовых показателей совместимости зарядных устройств. По одной из первых дорожек, руководитель General Motors возглавляет группу по разработке стандартов. Менеджеры Toyota и Ford заявили, что они также заинтересованы в технологиях и стандартах.

Однако глава Daimler по мобильности будущего профессор Герберт Колер выразил осторожность и сказал, что до индукционной зарядки для электромобилей осталось не менее 15 лет (с 2011 года), а аспекты безопасности индуктивной зарядки для электромобилей еще предстоит изучить более подробно. Например, что произойдет, если в автомобиле окажется кто-то с кардиостимулятором? Еще один недостаток заключается в том, что технология требует точного совмещения индуктивного датчика и зарядного устройства.

В ноябре 2011 года мэр Лондона , Борис Джонсон , и Qualcomm объявили испытание 13 беспроводных точек зарядки и 50 электромобили в Shoreditch районе Лондона «s Tech City , который должен быть развернута в начале 2012 г. В октябре 2014 г. Университет штата Юта в Солт-Лейк-Сити , штат Юта, добавил в свой парк общественного транспорта электрический автобус, который для подзарядки использует индукционную пластину в конце маршрута. UTA , региональное агентство общественного транспорта, планирует ввести аналогичные автобусы в 2018 году. В ноябре 2012 года беспроводная зарядка была введена на 3 автобусах в Утрехте , Нидерланды. В январе 2015 года в Милтон-Кейнс, Англия, были представлены восемь электрических автобусов, которые используют индуктивную зарядку в дороге с технологией proov / ipt на обоих концах пути, чтобы продлить ночные сборы. Позже последовали автобусные маршруты в Бристоле, Лондоне и Мадриде.

Динамический

Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали электрическую транспортную систему (называемую онлайн-электромобилем , OLEV), в которой транспортные средства получают энергию от кабелей, проложенных под поверхностью дороги, с помощью бесконтактной магнитной зарядки (где мощность источник размещается под дорожным покрытием, и питание передается по беспроводной сети на самом транспортном средстве). В качестве возможного решения проблемы заторов на дорогах и повышения общей эффективности за счет минимизации сопротивления воздуха и, таким образом, снижения энергопотребления, испытательные машины следовали по силовому пути в составе колонны . В июле 2009 года исследователи успешно подавали на автобус до 60% мощности через промежуток в 12 сантиметров (4,7 дюйма). Усилия по коммерциализации технологии не увенчались успехом из-за высокой стоимости.

Медицинские последствия

Беспроводная зарядка оказывает влияние на медицинский сектор, поскольку позволяет заряжать имплантаты и датчики, расположенные под кожей, на длительный срок. Исследователи смогли напечатать беспроводную передающую энергию антенну на гибких материалах, которые можно было поместить под кожу пациента. Это может означать, что подкожные устройства, которые могут контролировать состояние пациента, могут иметь более длительный срок службы и обеспечивать длительные периоды наблюдения или мониторинга, которые могут привести к более точному диагнозу со стороны врачей. Эти устройства могут также облегчить пациенту зарядные устройства, такие как кардиостимуляторы, вместо того, чтобы открытая часть устройства проталкивалась через кожу, чтобы обеспечить проводную зарядку. Эта технология позволит полностью имплантировать устройство, что сделает его более безопасным для пациента. Неясно, будет ли эта технология одобрена для использования — необходимы дополнительные исследования безопасности этих устройств. Хотя эти гибкие полимеры более безопасны, чем ребристые наборы диодов, они могут быть более восприимчивыми к разрыву во время установки или удаления из-за хрупкой природы антенны, которая напечатана на пластиковом материале. Хотя эти медицинские приложения кажутся очень специфичными, высокая скорость передачи энергии, достигаемая с помощью этих гибких антенн, рассматривается для более широких приложений.

Исследования и разработки для автомобилей

В настоящее время ведутся работы и эксперименты по разработке этой технологии для применения в электромобилях. Это может быть реализовано с помощью заранее определенного пути или проводников, которые будут передавать мощность через воздушный зазор и заряжать транспортное средство по заранее определенному пути, например, по полосе беспроводной зарядки. Транспортные средства, которые могут воспользоваться преимуществами этого типа беспроводной зарядки для увеличения дальности действия своих бортовых аккумуляторов, уже находятся в пути. Некоторые из проблем, которые в настоящее время препятствуют широкому распространению этих полос, — это первоначальные затраты, связанные с установкой этой инфраструктуры, которая принесет пользу лишь небольшому проценту транспортных средств, находящихся в настоящее время на дорогах. Еще одна сложность — это отслеживание мощности, потребляемой каждым транспортным средством с полосы движения. Не имея коммерческого способа монетизировать эту технологию, многие города уже отказались от планов включить эти полосы в свои пакеты расходов на общественные работы. Однако это не означает, что автомобили не могут использовать масштабную беспроводную зарядку. Первые коммерческие шаги уже предпринимаются с беспроводными ковриками, которые позволяют заряжать электромобили без проводного подключения, припарковав их на зарядном коврике. Эти крупномасштабные проекты сопряжены с некоторыми проблемами, в том числе с выделением большого количества тепла между двумя зарядными поверхностями и могут вызвать проблемы с безопасностью. В настоящее время компании разрабатывают новые методы рассеивания тепла, с помощью которых они могут бороться с этим избыточным теплом. Эти компании включают в себя большинство крупных производителей электромобилей, таких как Tesla , Toyota и BMW .

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки

Беспроводная зарядка. Как она работает на практике / Хабр

У меня свой магазин разных беспроводных зарядных устройств. За год работы в этой области я успел разобраться в характеристиках работы устройств, различиях, проблемных областях зарядок и прочитать очень много статей, в которых пишут не разобравшись в тематике.

В этой и следующих статьях хочу рассказать, на какой стадии развития находятся беспроводные зарядные устройства. Напишу про технические характеристики и измерения. После прочтения статей вы сможете понять, что сейчас представляют беспроводные зарядки, чем они отличаются и как они развиваются. Про саму технологию беспроводной передачи заряда уже написано несколько статей, поэтому повторяться не буду.

Это не рекламные описания и статьи, цель которых продать нужную модель. Я хочу рассказать о текущем положении дел, чтобы каждый смог понять различия между ними. Также напишу о новых разработках и кейсах, как развивают технологию.

Главный стандарт беспроводных зарядных устройств

Qi — главный стандарт беспроводной передачи энергии. Он активно используется всеми производителями мобильных телефонов и зарядных устройств. На данный момент есть три основных показателя мощности зарядок:

1. 5W
2. 7,5W
3. 10W

Для сравнения такую мощность выдают проводные зарядки:

1. Стандартный зарядный блок для iPhone — 5W
2. Зарядный блок для iPad — 10W
3. Quick Charge 3 — 18W

У беспроводных зарядных устройств КПД ниже из-за передачи энергии по воздуху. Тестирования показывают, что телефон принимает из 5W только 4,2W (КПД 85%), при 10W — 9,1W (КПД около 90%).

Что это на фото?

На фотографиях измеритель силы тока и напряжения, который принимает телефон от беспроводной зарядки. Это устройство показывает сколько телефон принимает заряда от беспроводной зарядки.

Быстрая беспроводная зарядка

Почему-то принято называть быстрой беспроводной зарядкой устройства с мощностью выше 5W. Я с этим не согласен, так как уже начинают продавать устройства на 15W, а прототипы выдают уже 20W — 60W (но об этом потом). Поэтому чисто маркетинговая добавка «быстрая» совсем потеряет свой смысл и какие-либо критерии. Я бы называл их просто по максимально выдаваемой мощности (напр. беспроводная зарядка 10W).

Нужно понимать, что есть несколько типов зарядки. Разные модели телефонов поддерживают разные стандарты.

Зарядку 5W поддерживают все телефоны со встроенным модулем зарядки. Также такую мощность можно получить используя приемник беспроводной зарядки (с этой пластиной телефон без беспроводной зарядки можно заряжать на ней).

Зарядку 7,5W сейчас поддерживают модели iPhone (все новее 8 модели).

Зарядку 10W поддерживают флагманы Samsung (от S7 и от Note 5), Huawei Mate 20 Pro.

Если зарядка выдает только 10W, то 7,5W для iPhone она может не выдавать. И наоборот. В случаях неправильного подбора беспроводной зарядки и модели телефона зарядка будет идти с мощностью 5W.

Чем подключать к розетке

Беспроводное зарядное устройство должно быть подключено к розетке. Для каждого типа нужно использовать мощные зарядные блоки. Минимальная требуемая мощность — это 10W (5V/2A). Использовать что-то с меньшим выходом можно, но это будет мучением, а не удобным пользованием.

Для зарядки на повышенной мощности 7,5W и 10W нужно использовать зарядные блоки с функциями Quick Charge 3 и аналоги. Это необходимость, без которой беспроводная зарядка просто не сможет выдавать повышенную мощность.

В следующих статьях расскажу про нагрев зарядок, разные виды/функционалы и про новые разработки, которые будут воплощать в жизнь в течение 1-2 лет.

вредна ли она для аккумулятора смартфона?

Беспроводная зарядка особенно удобна, потому что для нее вам не требуется кабель. Однако эта технология все еще находится в самом начале своего развития.

Индуктивная зарядка вредна для аккумуляторов?

Беспроводная зарядка действительно может навредить батарее смартфона, так как при частой подзарядке она быстрее потратит свой ресурс.

Работа индуктивных зарядных устройств основана на принципе электромагнитной индукции. Если объяснять простыми словами, то две катушки — одна в смартфоне, вторая в ЗУ — находятся друг над другом и создают электрический ток, за счет которого телефон заряжается. Подробнее о том, как работает беспроводная зарядка, мы рассказывали в отдельной статье.

В процессе зарядки катушки нагреваются — и чтобы смартфон не перегрелся, в нем активируется защита аккумулятора. Как только устройство пополняет заряд на 100 процентов, зарядка останавливается. Однако если телефон не убрать с зарядного устройства, через некоторое время он потеряет 1% и снова начнет пополнять батарею. Это приводит к тому, что новые процессы зарядки запускаются снова и снова, хотя телефон уже полностью заряжен, что особенно вредит производительности аккумулятора.

Современные пользователи смартфонов серьезно нагружают свои устройства, оправляя их на зарядную станцию несколько раз в день. Этого не стоит делать ни в коем случае, потому что слишком частая зарядка снижает ресурс (емкость) батареи.

Старайтесь заряжать аккумулятор как можно реже. Современные смартфоны рассчитаны примерно на 500 зарядок, после этого мощность аккумулятора начинает значительно снижаться. Если вы заряжаете свой телефон каждый день, это эквивалентно примерно полутора годам комфортного использования.

Беспроводная зарядка — перспективы на будущее

В настоящее время индуктивная зарядка — все еще новая, но очень перспективная технология. Скорее всего, через несколько лет она будет развита настолько, что в каждом общественном месте вроде кафе или автобусной остановки можно будет зарядить смартфон на беспроводной зарядной панели.

Однако сегодня индуктивные ЗУ и смартфоны с поддержкой этой функции стоят дороже обычных моделей. Кроме того, технология имеет явные недостатки, которые могут быть устранены только с разработкой более продвинутых зарядных станций.

Главной проблемой индуктивной зарядки в наши дни является то, что она занимает гораздо больше времени, чем классический процесс через кабель. Разработчики смартфонов работают и над этой проблемой — даже есть беспроводные ЗУ с производительностью до 40 Вт, однако сами телефоны редко поддерживают такую мощность. Например, топовый Galaxy S21 может заряжаться без проводов максимум от 15 Вт.

Основное же преимущество индуктивной зарядки заключается в том, что благодаря ей смартфоны смогут обойтись без лишнего выхода для подключения кабеля. Это сделает устройства более водостойкими и снизит риск повреждения зарядного разъема.

Читайте также:

Как работает беспроводная зарядка для телефона: это не магия

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. Более подробно о моделях с поддержкой зарядки без проводов читайте в другой нашей статье. 

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.

Читайте также: 

Фото: компании-производители

Как выполнять беспроводную зарядку iPhone

Узнайте, как выполнять беспроводную зарядку iPhone с помощью аксессуаров для зарядки стандарта Qi.

Что вам понадобится

Устройство iPhone 8 и более поздние модели поддерживают беспроводную зарядку, что делает ее простой и интуитивно понятной.

• iPhone 12
• iPhone 12 mini
• iPhone 12 Pro
• iPhone 12 Pro Max
• iPhone SE (2-го поколения)
• iPhone 11
• iPhone 11 Pro

• iPhone 11 Pro Max
• iPhone XS
• iPhone XS Max
• iPhone XR
• iPhone X
• iPhone 8
• iPhone 8 Plus

Беспроводная зарядка

1. Подключите зарядное устройство к источнику питания. Используйте адаптер питания, поставляемый с аксессуаром или рекомендованный производителем.
2. Поместите зарядное устройство на ровную поверхность или в другое место, рекомендованное производителем.
3. Поместите iPhone на зарядное устройство дисплеем вверх. Для получения наилучшего результата располагайте iPhone в центре зарядного устройства или в месте, рекомендованном производителем.
4. Зарядка iPhone начнется через несколько секунд после размещения на беспроводном зарядном устройстве.

В строке состояния отобразится значок .

Дополнительная информация

• Для беспроводной зарядки iPhone используется магнитная индукция. Не помещайте ничего между iPhone и зарядным устройством. Магнитные крепления, магнитные чехлы и другие объекты между iPhone и зарядным устройством могут уменьшить производительность зарядки либо повредить магнитные полоски или микросхемы радиочастотной идентификации RFID, которые используются в некоторых кредитных картах, электронных пропусках, паспортах и брелоках для ключей. Если в вашем чехле присутствуют какие-либо из этих предметов, уберите их перед зарядкой или убедитесь, что они не располагаются между задней панелью iPhone и зарядным устройством.
• Если устройство iPhone заряжается медленно или не заряжается совсем и при этом на него надет толстый или металлический чехол либо чехол с аккумулятором, снимите чехол.
• Когда устройство iPhone вибрирует (например, при получении уведомления), оно может сдвинуться с места. В таком случае подача питания от коврика на iPhone может прекратиться. Если это происходит часто, отключите вибрацию, включите режим Не беспокоить или используйте чехол, чтобы предотвратить перемещение iPhone.
• При использовании некоторых ковриков может слышаться слабый шум во время зарядки iPhone.
• Во время зарядки iPhone может немного нагреваться. В случае сильного нагревания максимальный заряд может быть ограничен на уровне 80 %, чтобы продлить срок службы аккумулятора. Зарядка iPhone продолжится, когда его температура уменьшится. Попробуйте перенести iPhone вместе с зарядным устройством в более прохладное место.
• iPhone не заряжается беспроводным способом при подключении к USB. Если устройство iPhone подключено к адаптеру питания USB или к компьютеру через USB, оно будет заряжаться с помощью подключения USB.

Информация о продуктах, произведенных не компанией Apple, или о независимых веб-сайтах, неподконтрольных и не тестируемых компанией Apple, не носит рекомендательного или одобрительного характера. Компания Apple не несет никакой ответственности за выбор, функциональность и использование веб-сайтов или продукции сторонних производителей. Компания Apple также не несет ответственности за точность или достоверность данных, размещенных на веб-сайтах сторонних производителей. Обратитесь к поставщику за дополнительной информацией.

Дата публикации: 22 декабря 2020 г.

Объяснение беспроводной зарядки: что это такое и как это работает?

Беспроводная зарядка существует с конца 19 века, когда пионер электричества Никола Тесла продемонстрировал магнитно-резонансную связь — способность передавать электричество по воздуху путем создания магнитного поля между двумя цепями, передатчиком и приемником.

Но около 100 лет это была технология, не имевшая большого практического применения, за исключением, пожалуй, нескольких моделей электрических зубных щеток.

Сегодня используется почти полдюжины технологий беспроводной зарядки, и все они направлены на то, чтобы отрезать все провода от смартфонов и ноутбуков до кухонной техники и автомобилей.

Беспроводная зарядка набирает обороты в здравоохранении, автомобилестроении и обрабатывающей промышленности, потому что она предлагает обещание повышенной мобильности и достижений, которые могут позволить крошечным устройствам Интернета вещей (IoT) получать питание на расстоянии многих футов от зарядного устройства.

Оссия

Плата беспроводной зарядки, используемая для технологии Ossia Cota RF, которая может передавать энергию на расстояние более 15 футов.

Наиболее популярные беспроводные технологии, используемые в настоящее время, основаны на электромагнитном поле между двумя медными катушками, что значительно ограничивает расстояние между устройством и зарядной площадкой. Этот тип зарядки Apple встроила в iPhone 8 и iPhone X.

Как работает беспроводная зарядка

Вообще говоря, по словам Дэвида Грина, менеджера по исследованиям IHS Markit, существует три типа беспроводной зарядки. Существуют зарядные площадки, в которых используется сильносвязанная электромагнитная индукционная или безызлучательная зарядка; зарядные стаканы или зарядные устройства сквозного типа, которые используют слабосвязанный или радиационный электромагнитный резонансный заряд, который может передавать заряд в несколько сантиметров; и несвязанная радиочастотная (RF) беспроводная зарядка, которая обеспечивает возможность непрерывной зарядки на расстоянии многих футов.

Как сильносвязанная индукционная, так и слабосвязанная резонансная зарядка работают по одному и тому же физическому принципу: изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует ток в замкнутом контуре провода.

Икеа

Линейка беспроводных зарядных устройств Ikea, включающая площадку, способную заряжать три устройства одновременно (в центре).

Это работает следующим образом: магнитная рамочная антенна (медная катушка) используется для создания колеблющегося магнитного поля, которое может создавать ток в одной или нескольких приемных антеннах.Если соответствующая емкость добавлена ​​так, чтобы контуры резонировали на одной и той же частоте, количество наведенного тока в приемниках увеличивается. Это резонансная индукционная зарядка или магнитный резонанс; он обеспечивает передачу энергии на большие расстояния между передатчиком и приемником и повышает эффективность. Размер катушки также влияет на расстояние передачи энергии. Чем больше катушка или чем больше катушек, тем большее расстояние может пройти заряд.

Например, в случае подушек для беспроводной зарядки смартфонов медные катушки имеют диаметр всего несколько дюймов, что сильно ограничивает расстояние, на которое может эффективно передаваться мощность.

Но чем больше размер катушек, тем больше энергии можно передавать по беспроводной сети. Это тактика, которую компания WiTricity, созданная на основе исследований в Массачусетском технологическом институте десять лет назад, помогла первооткрывателю. Он лицензирует слабосвязанные резонансные технологии для всего, от автомобилей и ветряных турбин до робототехники.

В 2007 году профессор физики Массачусетского технологического института Марин Солячич доказал, что может передавать электричество на расстояние до двух метров; в то время эффективность передачи энергии на таком расстоянии составляла только 40%, а это означало, что 60% мощности терялось при преобразовании.Позднее в том же году Солячич основал WiTricity, чтобы коммерциализировать эту технологию, и с тех пор ее эффективность передачи энергии значительно выросла.

В автомобильной зарядной системе WiTricity большие медные катушки — более 25 сантиметров в диаметре для приемников — обеспечивают эффективную передачу энергии на расстояние до 25 сантиметров. По словам технического директора WiTricity Морриса Кеслера, использование резонанса обеспечивает передачу высоких уровней мощности (до 11 кВт) и высокую эффективность (более 92% между концом).WiTricity также добавляет конденсаторы в проводящую петлю, что увеличивает количество энергии, которое может быть захвачено и использовано для зарядки аккумулятора.

Система предназначена не только для автомобилей: в прошлом году японский производитель робототехники Daihen Corp. начал поставки беспроводной системы передачи энергии на основе технологии WiTricity для транспортных средств с автоматическим управлением (AGV). Автомобили AGV, оснащенные беспроводной системой зарядки Daihen D-Broad, могут просто подъехать к зарядной зоне, чтобы включиться, а затем приступить к своим складским обязанностям.

Хотя зарядка на расстоянии имеет большой потенциал, публичным лицом беспроводной зарядки до сих пор остаются зарядные устройства.

IHS Markit

«С точки зрения прогресса и готовности отрасли, зарядные колодки поставляются в больших количествах с 2015 года; зарядные чаши / зарядные устройства со сквозной поверхностью действительно только запускаются в этом году; и зарядка по комнате, вероятно, все еще по крайней мере год вдали от коммерческой реальности больших объемов — хотя новые продукты Energous показывают, что этот метод работает в очень короткие сроки, например.g., пара сантиметров «, — сказал Грин.

В 2016 году было поставлено чуть более 200 миллионов устройств с беспроводной зарядкой, причем почти все из них используют ту или иную форму индуктивного типа (зарядная панель).

В сентябре Apple наконец выбрал сторону после того, как многие годы отставал от других производителей мобильных телефонов, приняв стандарт Qi от WPC, тот же, который Samsung и другие производители смартфонов Android используют в течение как минимум двух лет.

Первый класс беспроводных зарядных устройств для мобильных устройств появился на рынке шести или так много лет назад; они использовали плотно связанную или индуктивную зарядку, которая требует, чтобы пользователи помещали смартфон в точное положение на планшете, чтобы он мог заряжаться.

«На мой взгляд, точное выравнивание для зарядки не избавит вас от лишних усилий от простого подключения к электросети», — сказал Бенджамин Фрис, главный аналитик Navigant Research.

В то время как первые пользователи и технические специалисты покупали индукционную зарядку, другие этого не делали, сказал Фрис.

Белкин / IDG Беспроводная зарядная панель BoosUp

Belkin похожа на другие в том, что она содержит зарядку медного передатчика, набор микросхем для управления мощностью, подаваемой на устройство, и технологию обнаружения посторонних предметов, чтобы гарантировать, что объекты, которые не должны получать заряд, этого не делают.

В сентябре 2012 года Nokia 920 стал первым коммерчески доступным смартфоном со встроенной функцией беспроводной зарядки на основе спецификации Qi.

Битва стандартов беспроводной зарядки

В течение нескольких лет существовало три конкурирующих группы стандартов беспроводной зарядки, сосредоточенных на спецификациях индуктивной и резонансной зарядки: Alliance for Wireless Power (A4WP), Power Matters Alliance (PMA) и Консорциум Wireless Power Consortium (WPC). Список из 296 членов последнего включает Apple, Google, Verizon и целый ряд производителей электроники.

Компания WPC создала самый популярный из стандартов беспроводной зарядки — Qi (произносится как «чи»), который обеспечивает индуктивную зарядку или зарядку с помощью контактных площадок, а также электромагнитно-резонансную индуктивную зарядку на короткие расстояния (1,5 см или меньше). Стандарт Qi используется Apple.

Яблоко

Apple Watch, выпущенные в 2015 году, используют индуктивный кабель для беспроводной зарядки, который по-прежнему требует привязки устройства к шнуру.

PMA и его спецификация для индуктивной зарядки Powermat достигли успеха благодаря пилотной технологии беспроводной зарядки в кафе и аэропортах.Starbucks, например, начала выпускать беспроводные зарядные устройства в 2014 году.

Из-за конкурирующих стандартов поддержка мобильных устройств оставалась фрагментированной, и большинству мобильных устройств требовался адаптивный чехол для беспроводной зарядки.

В 2015 году A4WP и PMA решили объединиться и сформировать AirFuel Alliance, в который сейчас входят 110 членов, включая Dell, Duracell, Samsung и Qualcomm.

PMA / Starbucks

В 2014 году Starbucks объявила о развертывании беспроводной зарядки на основе спецификации Powermat для своих клиентов в США.S. почти в 8000 кафе.

Как часть AirFuel Alliance, Duracell Powermat утверждает, что у нее есть более 1500 точек зарядки в США, а благодаря партнерству PowerMat PowerKiss — 1000 точек зарядки в европейских аэропортах, отелях и кафе. AirFuel также анонсировала беспроводную зарядку в некоторых ресторанах McDonald’s. По словам Фреаса, это один из способов, которым беспроводная зарядка может получить более широкое распространение.

AirFuel фокусируется на электромагнитном резонансе, а RF

AirFuel фокусируется на двух технологиях зарядки: электромагнитно-резонансной и радиочастотной, которая дает возможность перемещаться по пространству, сохраняя при этом заряд вашего мобильного устройства.

«Мы увидели четкие рыночные индикаторы, которые резонируют, и радиочастотное излучение — лучший вариант. Обе технологии предлагают явные преимущества с точки зрения пространственной свободы, простоты использования и простоты установки — важные факторы в создании рыночной стоимости и удовлетворенности клиентов, «сказал официальный представитель AirFuel Шарен Сантоски. «И мы считаем, что резонансная технология — лучшая технология, позволяющая в ближайшем будущем широко развернуть общественную инфраструктуру».

В результате, по словам Сантоски, все большее количество кафе, ресторанов и аэропортов развертывают станции беспроводной зарядки с резонансным диапазоном.«Тайвань, как и Китай, вкладывают большие средства», — сказал Сантоски.

AirFuel недавно объявила о проекте с метро в аэропорту Таоюань, по которому в поездах и станциях будут установлены резонансные зарядные устройства. А производитель мебели Order Furniture создал новую линейку мебели с резонансным эффектом.

«Если он есть в каждом ресторане и кафе, люди с большей вероятностью воспользуются им и получат зарядку дома», — сказал Фрис.

Большинство из этих проектов все еще являются пилотными программами, сказал Фрис, добавив, что потребители и предприятия с меньшей вероятностью захотят использовать жестко связанную зарядку и с большей вероятностью выберут слабосвязанную резонансную зарядку. просто уронить телефон, планшет или ноутбук на рабочий стол и зарядить.

WiTricity и беспроводная зарядка в транспортных средствах

В июле Dell выпустила ноутбук Latitude с резонансной беспроводной зарядкой от WiTricity, компании из Уотертауна, штат Массачусетс, которая лицензирует технологию, первоначально разработанную в Массачусетском технологическом институте (MIT). Беспроводное зарядное устройство Dell обеспечивает мощность зарядки до 30 Вт, поэтому ноутбук Latitude будет заряжаться с той же скоростью, что и при подключении к розетке.

WiTricity

Новый ноутбук Dell Latitude 7285 2-в-1 и подставка для беспроводной зарядки.

Но основное внимание WiTricity уделяется автомобильной промышленности. По словам генерального директора WiTricity Алекса Грузена, компания, которая является частью AirFuel Alliance, ожидает, что ряд производителей электромобилей объявят о беспроводной зарядке для своих автомобилей.

Электромагнитно-резонансная технология компании позволяет передавать энергию на расстояние до девяти дюймов от зарядной площадки. Это позволит электромобилям заряжаться, просто припарковавшись на большой зарядной площадке.

Например, Mercedes-Benz в этом году выпустит подключаемые гибридные седаны S550e с возможностью использования технологии WiTricity; S550e можно просто припарковать над площадкой, и они начнут заряжаться даже более эффективно, чем если бы он был подключен к электросети.

Беспроводное питание Constortium

Около 50 моделей автомобилей теперь предлагают в салоне беспроводную зарядку на основе Qi.

Приложение для электромобилей создано специально для электромагнитно-резонансной зарядки, сказал Кеслер. Это связано с тем, что автомобилю не нужен зарядный кабель, а беспроводная зарядная площадка подает электричество более эффективно, чем кабель. (В проводных системах зарядки используется электроника для преобразования переменного тока в постоянный и регулирования потока энергии, снижая эффективность примерно до 86%, — сказал Кеслер.)

«Наша беспроводная зарядка может быть на 93% эффективнее от начала до конца — от стены до того, что доставляется к аккумулятору», — сказал Кеслер.

Беспроводная зарядка на расстоянии

В этом месяце Apple удивила некоторых отраслевых наблюдателей, купив PowerByProxi, новозеландскую компанию, разрабатывающую технологию слабосвязанной резонансной зарядки, которая также основана на спецификации Qi.

PowerbyProxi была основана в 2007 году предпринимателем Фэди Мишрики как дочернее предприятие Оклендского университета.PowerByProxi продемонстрировала зарядные устройства и емкости, в которые можно одновременно помещать и заряжать несколько устройств.

Компания из Окленда начала продавать крупномасштабные системы для строительства, телекоммуникаций, обороны и сельского хозяйства. Одним из таких продуктов является беспроводная система управления ветряными турбинами.

PowerByProxi, член Руководящего комитета WPC, также уменьшил свою технологию и поместил ее в аккумуляторные батареи AA, что устраняет необходимость встраивать технологию непосредственно в устройства.Беспроводная технология занимает около 10% высоты батареи AA.

Apple могла бы использовать технологию PowerByProxi, чтобы расширить область применения беспроводной зарядки, помимо смартфонов, используя ее, например, для зарядки пультов дистанционного управления телевизора, периферийных устройств компьютера или любого количества устройств, требующих аккумуляторов.

В то время как наиболее заметное использование технологии беспроводной зарядки было в зарядных устройствах для мобильных устройств, эта технология также проникает во все, от складских роботов до крошечных устройств Интернета вещей, которые в противном случае должны были бы подключаться или питаться от сменных батарей.

Как работают беспроводные зарядные устройства

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 мая 2020 г.

Если у вас есть электрическая зубная щетка с пластиковым дном, вы могли бы удивиться тому, как она заряжается, по-видимому, волшебным образом, стоя на том, что кажется пластиковой подставкой! Как два кусочка пластика заряжают аккумулятор внутри зубной щетки когда между ними нет прямого металлического контакта? Как на Земле может электричество поток между двумя пластиковыми изоляторами?

Здесь происходит хитрый трюк под названием беспроводная (индукционная) зарядка , и это сила, лежащая в основе всего, от аккумуляторных зубных щеток и ковриков для зарядки телефона до новейших беспроводных зарядных устройств для электромобилей.Мы собираемся более подробно рассмотреть, как это работает, но если вы еще не знаете, как работают обычные электрические трансформаторы, вы можете быстро взглянуть на нашу статью о трансформаторах, прежде чем продолжить. Если вы хотите узнать о других типах зарядных устройств, вы можете прочитать нашу статью о зарядные устройства.

Фото: электрическая зубная щетка, стоящая на индукционном зарядном устройстве. Аккумулятор в щетке заряжается даже при отсутствии прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Так как же электричество проходит через два слоя пластика?

Зарядные устройства обычные

Большинство небольших электронных устройств, которые мы используем в своих домах, работают при относительно низком напряжении — обычно на 5–10 процентов больше, чем большие электрические приборы, такие как пылесосы и стиральные машины. Это означает, что нам обычно нужно использовать трансформаторы для «понижения» внутреннего напряжения, чтобы они могли безопасно питать электронные устройства, не взрывая их. Во всех тех зарядных устройствах, которые у вас есть (маленькие коробочки, прикрепленные к проводам, которые подключаются к таким вещам, как ваш MP3-плеер и мобильный телефон), на самом деле прячутся электрические трансформаторы.

Понять, как работают эти простые зарядные устройства, несложно: течет электричество. в зарядное устройство от розетки на стене. Внутри зарядного устройства трансформатор «понижает» напряжение до гораздо более низкого уровня. Затем ток низкого напряжения течет из зарядного устройства в аккумулятор вашего устройства. Важно отметить, что все три части трансформатора (первичная обмотка , , вторичная обмотка и железный сердечник , соединяющий их вместе) находятся внутри зарядного устройства:

Фото: Обычная электрическая зарядка: все компоненты трансформатора находятся внутри зарядного устройства.

Зарядные устройства индукционные

Пока все хорошо, но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет провода для подключения к стене? Когда вы ставите зубную щетку на зарядное устройство, как электричество проходит от ее основания с пластиковым покрытием к батарее внутри щетки, если пластик является изолятором (то есть не позволяет электричеству проходить через него)?

У нас здесь не волшебство — это просто еще один вид трансформатора в хитроумной маскировке.В электрической зубной щетке и зарядном устройстве используется трансформатор, как в мобильном телефоне. или MP3-плеер, но он искусно разделен на две части: половина трансформатора находится в нижней части зубной щетки, а остальная часть — в базе для зарядного устройства, на которой он стоит:

Изображение: Индукционная зарядка: половина трансформатора находится в зубной щетке; половина находится на стенде.

Первичная обмотка находится в основании зарядного устройства и имеет железный штифт сверху. из него покрыты пластиком. Вторичная обмотка находится в основании зубная щетка, которую вы ставите на железный колышек.Для чего нужен колышек? Это не просто остановка зубной щетки качается: это ядро, которое связывает первичный и вторичный катушки вместе электромагнитно. Когда зубная щетка стоит на вешалке, у вас есть полная трансформатор, работающий за счет электромагнитной индукции: энергия течет от катушки в основании к катушку в зубной щетке через железный штифт, который их соединяет. Два конца катушки зубной щетки просто подсоединяются к аккумуляторной батарее. аккумулятор внутри.

Фото: В нижней части электрической зубной щетки есть отверстие, поэтому она надежно сидит на «штифте» на основании — на самом деле сердечнике трансформатора.Медная катушка (справа) находится прямо над пластиковым основанием, огибая отверстие.

Фото: Медная зарядная катушка внутри электрической зубной щетки. Катушка работает как вторичная обмотка трансформатора. Он устанавливается в самом основании щетки и располагается вокруг маленького железного штифта на подставке для зарядного устройства, когда щетка находится на своем основании. Два вывода катушки подключаются к аккумуляторной батарее внутри зубной щетки.

Зарядное устройство, которое работает таким образом, называется индукционным зарядным устройством .Безопасность — основная причина использования индукционного зарядного устройства в ванной: вам не нужен кабель питания или оголенные провода, выходящие из основания зубной щетки, которое обычно намокает. Электробритвы часто используют индукционные зарядные устройства по той же причине.

Беспроводные зарядные устройства

Беспроводные зарядные устройства коврикового типа

(продаются под торговой маркой Powermat®) также являются индукционными зарядными устройствами. Коврик работает как одна часть трансформатора (по сути, как подставка для электрической зубной щетки), в то время как другая часть трансформатора представляет собой либо цепь, встроенную в ваше устройство (например, катушку внутри основания зубной щетки), либо подушечку, которая зажимается на задней панели устройства или, для мобильного телефона, на сменную крышку аккумуляторного отсека со встроенной зарядной катушкой, которая подключается к разъему для зарядки.Здесь нет никакой магии: это снова просто электромагнитная индукция!

Artwork: Powermat использует тот же принцип, что и зарядное устройство для электрических зубных щеток. Если у вас есть зарядное устройство для коврика для мобильного телефона, оно работает следующим образом. Одна часть зарядного устройства (первичная катушка) находится внутри мата. Другая часть крепится к задней части телефона, как правило, в качестве сменной крышки аккумуляторного отсека. Этот бит содержит другую часть зарядного устройства (вторичную катушку) и подключается к порту зарядного устройства вашего телефона (или к клеммам аккумулятора внутри телефона).

Cota®, запущенный Ossia в 2013 году, использует аналогичный принцип беспроводной связи — действительно, он описывается как как Wi-Fi, но передающая мощность вместо данных с использованием радиоволн 2,4 ГГц. Нет необходимости в циновке, это может использоваться вместе с другими технологиями индукционной зарядки, а зарядка может происходить на расстоянии от передатчика. (и даже когда трубка в вашем телефоне или электромобиле движется).

Фото: Катушка беспроводного зарядного устройства спрятана под задней крышкой телефона LG.Так как на этой фотографии он не очень заметен, я выделил его красными точками. Катушка подключена к некоторым медным контактам (вверху слева), которые подают питание на аккумулятор телефона.

Зарядные устройства резонансные

Хотя они работают эффективно и обычно более удобны, чем проводные зарядные устройства, зарядные коврики все же имеют свои недостатки: например, вы можете заряжать только определенное количество устройств одновременно, и ваши гаджеты должны находиться прямо на коврике. Зарядные устройства-конкуренты WiTricity снова немного отличаются — и более удобны, поскольку они позволяют заряжать на расстоянии около метра (несколько футов) от зарядного устройства.В отличие от обычного индукционного зарядного устройства, зарядное устройство WiTricity имеет катушку передатчика, которая колеблется на тщательно выбранной частоте, передавая свою энергию на катушки приемника в соседних устройствах, которые настроены так, что они «резонируют» на одной и той же частоте — аналогично тому, как настроены радиоприемники, выборочно, поэтому они принимают только одну станцию ​​от передатчика вещания. Это гарантирует, что заряжаются только сами «связанные» устройства, с минимальным влиянием на другие электрические устройства поблизости.

Изображение: В системе WiTricity обмотанная проволокой катушка (красная и желтая) в зарядном устройстве (слева) создает магнитное поле определенной частоты.Катушка в вашем мобильном телефоне или другом устройстве (справа) предназначена для «резонанса» на той же частоте. Когда две катушки «соединены» таким образом, энергия передается от одной к другой, даже если они могут находиться на некотором расстоянии друг от друга.

Почему не все им пользуются?

Беспроводная передача энергии была первоначально предложена Никола Тесла (1856–1943) в конце 19 века. Это дань гению Теслы за то, что он предвосхитил современные системы, такие как Powermat и WiTricity, за столетие до их разработки.

“ Мое настоящее изобретение … состоит в создании в одной точке электрического давления чтобы вызвать … ток, чтобы пройти … воздух между точкой зарождения и удаленная точка, в которой энергия должна быть получена и использована. ”

Никола Тесла, Патент США 645,576, 1897/1900.

Изображение: Никола Тесла (1856–1943), пионер беспроводной энергетики. Фотография Сарони; гравюра Т. Джонсона, 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Хотя вы можете ожидать, что к настоящему времени супер-удобные беспроводные зарядные устройства будут повсюду, споры по поводу стандартов и совместимости серьезно помешали их распространению. Powermats, например, продвигалась организацией под названием Power Matters Alliance (PMA), но было также два конкурента: Wireless Power Consortium (продвигающий технологию под названием Qi) и Alliance for Wireless Power (A4P). Все это, мягко говоря, сбивает с толку потребителей. С тех пор PMA и A4P объединились в новую организацию под названием AirFuel Alliance, но это по-прежнему оставляет две конкурирующие системы, предлагающие беспроводную зарядку: Qi и PMA.

Вы можете рассматривать это как часть более широкой проблемы гаджетов и устройств, использующих всевозможные батареи и, как правило, нуждающихся в собственных, фирменных зарядных устройствах, работающих от разных напряжений или токов (проблема, которую зарядные устройства USB неуклонно решают в течение последних нескольких лет. ). Но это также неизбежная часть того, как технологии развиваются посредством своего рода эволюции «выживания наиболее приспособленных»: лучшие и наиболее полезные технологии процветают; меньшие «виды» уходят на второй план; и компании стремятся продвигать свои собственные версии технологий, на которых они могут (теоретически) заработать больше денег.

Так или иначе, беспроводная зарядка остановится на едином общем стандарте — и январь 2018 г. Объявление о присоединении Powermat к консорциуму Wireless Power Consortium предполагает, что это будет Qi. Движущей силой этого процесса являются производители продуктов, отдававшие предпочтение одному или другому стандарту. Например, довольно много производителей автомобилей теперь предлагают коврики для беспроводной зарядки для мобильных устройств, но в то время как некоторые (например, Cadillac) хеджировали свои ставки и поддерживали как Qi, так и PMA, другие (Toyota и Ford) твердо выбрали сторону — и остановился на Ци.Аналогичным образом, хотя телефоны Samsung какое-то время поддерживали и Qi, и PMA, Apple объявила, что собирается ограничиться только поддержкой Qi, когда выпустила iPhone 8 и iPhone X. Электромобили, все чаще заряжаемые от беспроводных зарядных устройств на улице. , тоже выбирают стороны. Mercedes, например, выбрал Ци.

Итак, эта современная война (беспроводных) токов окончательно окончена? Не обязательно! Прибытие Коты, Система беспроводной зарядки, которая обещает быть такой же простой и удобной, как Wi-Fi, может все изменить.В 2019 г. он получил одобрение Федеральной комиссии по связи США (FCC), открыв путь для широкого применения в повседневных гаджетах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны. Сможет ли Cota сделать беспроводную зарядку повсеместной? Смотрите это пространство!

Как работают беспроводные зарядные устройства

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 мая 2020 г.

Если у вас есть электрическая зубная щетка с пластиковым дном, вы могли бы удивиться тому, как она заряжается, по-видимому, волшебным образом, стоя на том, что кажется пластиковой подставкой! Как два кусочка пластика заряжают аккумулятор внутри зубной щетки когда между ними нет прямого металлического контакта? Как на Земле может электричество поток между двумя пластиковыми изоляторами?

Здесь происходит хитрый трюк под названием беспроводная (индукционная) зарядка , и это сила, лежащая в основе всего, от аккумуляторных зубных щеток и ковриков для зарядки телефона до новейших беспроводных зарядных устройств для электромобилей.Мы собираемся более подробно рассмотреть, как это работает, но если вы еще не знаете, как работают обычные электрические трансформаторы, вы можете быстро взглянуть на нашу статью о трансформаторах, прежде чем продолжить. Если вы хотите узнать о других типах зарядных устройств, вы можете прочитать нашу статью о зарядные устройства.

Фото: электрическая зубная щетка, стоящая на индукционном зарядном устройстве. Аккумулятор в щетке заряжается даже при отсутствии прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Так как же электричество проходит через два слоя пластика?

Зарядные устройства обычные

Большинство небольших электронных устройств, которые мы используем в своих домах, работают при относительно низком напряжении — обычно на 5–10 процентов больше, чем большие электрические приборы, такие как пылесосы и стиральные машины. Это означает, что нам обычно нужно использовать трансформаторы для «понижения» внутреннего напряжения, чтобы они могли безопасно питать электронные устройства, не взрывая их. Во всех тех зарядных устройствах, которые у вас есть (маленькие коробочки, прикрепленные к проводам, которые подключаются к таким вещам, как ваш MP3-плеер и мобильный телефон), на самом деле прячутся электрические трансформаторы.

Понять, как работают эти простые зарядные устройства, несложно: течет электричество. в зарядное устройство от розетки на стене. Внутри зарядного устройства трансформатор «понижает» напряжение до гораздо более низкого уровня. Затем ток низкого напряжения течет из зарядного устройства в аккумулятор вашего устройства. Важно отметить, что все три части трансформатора (первичная обмотка , , вторичная обмотка и железный сердечник , соединяющий их вместе) находятся внутри зарядного устройства:

Фото: Обычная электрическая зарядка: все компоненты трансформатора находятся внутри зарядного устройства.

Зарядные устройства индукционные

Пока все хорошо, но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет провода для подключения к стене? Когда вы ставите зубную щетку на зарядное устройство, как электричество проходит от ее основания с пластиковым покрытием к батарее внутри щетки, если пластик является изолятором (то есть не позволяет электричеству проходить через него)?

У нас здесь не волшебство — это просто еще один вид трансформатора в хитроумной маскировке.В электрической зубной щетке и зарядном устройстве используется трансформатор, как в мобильном телефоне. или MP3-плеер, но он искусно разделен на две части: половина трансформатора находится в нижней части зубной щетки, а остальная часть — в базе для зарядного устройства, на которой он стоит:

Изображение: Индукционная зарядка: половина трансформатора находится в зубной щетке; половина находится на стенде.

Первичная обмотка находится в основании зарядного устройства и имеет железный штифт сверху. из него покрыты пластиком. Вторичная обмотка находится в основании зубная щетка, которую вы ставите на железный колышек.Для чего нужен колышек? Это не просто остановка зубной щетки качается: это ядро, которое связывает первичный и вторичный катушки вместе электромагнитно. Когда зубная щетка стоит на вешалке, у вас есть полная трансформатор, работающий за счет электромагнитной индукции: энергия течет от катушки в основании к катушку в зубной щетке через железный штифт, который их соединяет. Два конца катушки зубной щетки просто подсоединяются к аккумуляторной батарее. аккумулятор внутри.

Фото: В нижней части электрической зубной щетки есть отверстие, поэтому она надежно сидит на «штифте» на основании — на самом деле сердечнике трансформатора.Медная катушка (справа) находится прямо над пластиковым основанием, огибая отверстие.

Фото: Медная зарядная катушка внутри электрической зубной щетки. Катушка работает как вторичная обмотка трансформатора. Он устанавливается в самом основании щетки и располагается вокруг маленького железного штифта на подставке для зарядного устройства, когда щетка находится на своем основании. Два вывода катушки подключаются к аккумуляторной батарее внутри зубной щетки.

Зарядное устройство, которое работает таким образом, называется индукционным зарядным устройством .Безопасность — основная причина использования индукционного зарядного устройства в ванной: вам не нужен кабель питания или оголенные провода, выходящие из основания зубной щетки, которое обычно намокает. Электробритвы часто используют индукционные зарядные устройства по той же причине.

Беспроводные зарядные устройства

Беспроводные зарядные устройства коврикового типа

(продаются под торговой маркой Powermat®) также являются индукционными зарядными устройствами. Коврик работает как одна часть трансформатора (по сути, как подставка для электрической зубной щетки), в то время как другая часть трансформатора представляет собой либо цепь, встроенную в ваше устройство (например, катушку внутри основания зубной щетки), либо подушечку, которая зажимается на задней панели устройства или, для мобильного телефона, на сменную крышку аккумуляторного отсека со встроенной зарядной катушкой, которая подключается к разъему для зарядки.Здесь нет никакой магии: это снова просто электромагнитная индукция!

Artwork: Powermat использует тот же принцип, что и зарядное устройство для электрических зубных щеток. Если у вас есть зарядное устройство для коврика для мобильного телефона, оно работает следующим образом. Одна часть зарядного устройства (первичная катушка) находится внутри мата. Другая часть крепится к задней части телефона, как правило, в качестве сменной крышки аккумуляторного отсека. Этот бит содержит другую часть зарядного устройства (вторичную катушку) и подключается к порту зарядного устройства вашего телефона (или к клеммам аккумулятора внутри телефона).

Cota®, запущенный Ossia в 2013 году, использует аналогичный принцип беспроводной связи — действительно, он описывается как как Wi-Fi, но передающая мощность вместо данных с использованием радиоволн 2,4 ГГц. Нет необходимости в циновке, это может использоваться вместе с другими технологиями индукционной зарядки, а зарядка может происходить на расстоянии от передатчика. (и даже когда трубка в вашем телефоне или электромобиле движется).

Фото: Катушка беспроводного зарядного устройства спрятана под задней крышкой телефона LG.Так как на этой фотографии он не очень заметен, я выделил его красными точками. Катушка подключена к некоторым медным контактам (вверху слева), которые подают питание на аккумулятор телефона.

Зарядные устройства резонансные

Хотя они работают эффективно и обычно более удобны, чем проводные зарядные устройства, зарядные коврики все же имеют свои недостатки: например, вы можете заряжать только определенное количество устройств одновременно, и ваши гаджеты должны находиться прямо на коврике. Зарядные устройства-конкуренты WiTricity снова немного отличаются — и более удобны, поскольку они позволяют заряжать на расстоянии около метра (несколько футов) от зарядного устройства.В отличие от обычного индукционного зарядного устройства, зарядное устройство WiTricity имеет катушку передатчика, которая колеблется на тщательно выбранной частоте, передавая свою энергию на катушки приемника в соседних устройствах, которые настроены так, что они «резонируют» на одной и той же частоте — аналогично тому, как настроены радиоприемники, выборочно, поэтому они принимают только одну станцию ​​от передатчика вещания. Это гарантирует, что заряжаются только сами «связанные» устройства, с минимальным влиянием на другие электрические устройства поблизости.

Изображение: В системе WiTricity обмотанная проволокой катушка (красная и желтая) в зарядном устройстве (слева) создает магнитное поле определенной частоты.Катушка в вашем мобильном телефоне или другом устройстве (справа) предназначена для «резонанса» на той же частоте. Когда две катушки «соединены» таким образом, энергия передается от одной к другой, даже если они могут находиться на некотором расстоянии друг от друга.

Почему не все им пользуются?

Беспроводная передача энергии была первоначально предложена Никола Тесла (1856–1943) в конце 19 века. Это дань гению Теслы за то, что он предвосхитил современные системы, такие как Powermat и WiTricity, за столетие до их разработки.

“ Мое настоящее изобретение … состоит в создании в одной точке электрического давления чтобы вызвать … ток, чтобы пройти … воздух между точкой зарождения и удаленная точка, в которой энергия должна быть получена и использована. ”

Никола Тесла, Патент США 645,576, 1897/1900.

Изображение: Никола Тесла (1856–1943), пионер беспроводной энергетики. Фотография Сарони; гравюра Т. Джонсона, 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Хотя вы можете ожидать, что к настоящему времени супер-удобные беспроводные зарядные устройства будут повсюду, споры по поводу стандартов и совместимости серьезно помешали их распространению. Powermats, например, продвигалась организацией под названием Power Matters Alliance (PMA), но было также два конкурента: Wireless Power Consortium (продвигающий технологию под названием Qi) и Alliance for Wireless Power (A4P). Все это, мягко говоря, сбивает с толку потребителей. С тех пор PMA и A4P объединились в новую организацию под названием AirFuel Alliance, но это по-прежнему оставляет две конкурирующие системы, предлагающие беспроводную зарядку: Qi и PMA.

Вы можете рассматривать это как часть более широкой проблемы гаджетов и устройств, использующих всевозможные батареи и, как правило, нуждающихся в собственных, фирменных зарядных устройствах, работающих от разных напряжений или токов (проблема, которую зарядные устройства USB неуклонно решают в течение последних нескольких лет. ). Но это также неизбежная часть того, как технологии развиваются посредством своего рода эволюции «выживания наиболее приспособленных»: лучшие и наиболее полезные технологии процветают; меньшие «виды» уходят на второй план; и компании стремятся продвигать свои собственные версии технологий, на которых они могут (теоретически) заработать больше денег.

Так или иначе, беспроводная зарядка остановится на едином общем стандарте — и январь 2018 г. Объявление о присоединении Powermat к консорциуму Wireless Power Consortium предполагает, что это будет Qi. Движущей силой этого процесса являются производители продуктов, отдававшие предпочтение одному или другому стандарту. Например, довольно много производителей автомобилей теперь предлагают коврики для беспроводной зарядки для мобильных устройств, но в то время как некоторые (например, Cadillac) хеджировали свои ставки и поддерживали как Qi, так и PMA, другие (Toyota и Ford) твердо выбрали сторону — и остановился на Ци.Аналогичным образом, хотя телефоны Samsung какое-то время поддерживали и Qi, и PMA, Apple объявила, что собирается ограничиться только поддержкой Qi, когда выпустила iPhone 8 и iPhone X. Электромобили, все чаще заряжаемые от беспроводных зарядных устройств на улице. , тоже выбирают стороны. Mercedes, например, выбрал Ци.

Итак, эта современная война (беспроводных) токов окончательно окончена? Не обязательно! Прибытие Коты, Система беспроводной зарядки, которая обещает быть такой же простой и удобной, как Wi-Fi, может все изменить.В 2019 г. он получил одобрение Федеральной комиссии по связи США (FCC), открыв путь для широкого применения в повседневных гаджетах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны. Сможет ли Cota сделать беспроводную зарядку повсеместной? Смотрите это пространство!

Как работают беспроводные зарядные устройства

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 мая 2020 г.

Если у вас есть электрическая зубная щетка с пластиковым дном, вы могли бы удивиться тому, как она заряжается, по-видимому, волшебным образом, стоя на том, что кажется пластиковой подставкой! Как два кусочка пластика заряжают аккумулятор внутри зубной щетки когда между ними нет прямого металлического контакта? Как на Земле может электричество поток между двумя пластиковыми изоляторами?

Здесь происходит хитрый трюк под названием беспроводная (индукционная) зарядка , и это сила, лежащая в основе всего, от аккумуляторных зубных щеток и ковриков для зарядки телефона до новейших беспроводных зарядных устройств для электромобилей.Мы собираемся более подробно рассмотреть, как это работает, но если вы еще не знаете, как работают обычные электрические трансформаторы, вы можете быстро взглянуть на нашу статью о трансформаторах, прежде чем продолжить. Если вы хотите узнать о других типах зарядных устройств, вы можете прочитать нашу статью о зарядные устройства.

Фото: электрическая зубная щетка, стоящая на индукционном зарядном устройстве. Аккумулятор в щетке заряжается даже при отсутствии прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Так как же электричество проходит через два слоя пластика?

Зарядные устройства обычные

Большинство небольших электронных устройств, которые мы используем в своих домах, работают при относительно низком напряжении — обычно на 5–10 процентов больше, чем большие электрические приборы, такие как пылесосы и стиральные машины. Это означает, что нам обычно нужно использовать трансформаторы для «понижения» внутреннего напряжения, чтобы они могли безопасно питать электронные устройства, не взрывая их. Во всех тех зарядных устройствах, которые у вас есть (маленькие коробочки, прикрепленные к проводам, которые подключаются к таким вещам, как ваш MP3-плеер и мобильный телефон), на самом деле прячутся электрические трансформаторы.

Понять, как работают эти простые зарядные устройства, несложно: течет электричество. в зарядное устройство от розетки на стене. Внутри зарядного устройства трансформатор «понижает» напряжение до гораздо более низкого уровня. Затем ток низкого напряжения течет из зарядного устройства в аккумулятор вашего устройства. Важно отметить, что все три части трансформатора (первичная обмотка , , вторичная обмотка и железный сердечник , соединяющий их вместе) находятся внутри зарядного устройства:

Фото: Обычная электрическая зарядка: все компоненты трансформатора находятся внутри зарядного устройства.

Зарядные устройства индукционные

Пока все хорошо, но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет провода для подключения к стене? Когда вы ставите зубную щетку на зарядное устройство, как электричество проходит от ее основания с пластиковым покрытием к батарее внутри щетки, если пластик является изолятором (то есть не позволяет электричеству проходить через него)?

У нас здесь не волшебство — это просто еще один вид трансформатора в хитроумной маскировке.В электрической зубной щетке и зарядном устройстве используется трансформатор, как в мобильном телефоне. или MP3-плеер, но он искусно разделен на две части: половина трансформатора находится в нижней части зубной щетки, а остальная часть — в базе для зарядного устройства, на которой он стоит:

Изображение: Индукционная зарядка: половина трансформатора находится в зубной щетке; половина находится на стенде.

Первичная обмотка находится в основании зарядного устройства и имеет железный штифт сверху. из него покрыты пластиком. Вторичная обмотка находится в основании зубная щетка, которую вы ставите на железный колышек.Для чего нужен колышек? Это не просто остановка зубной щетки качается: это ядро, которое связывает первичный и вторичный катушки вместе электромагнитно. Когда зубная щетка стоит на вешалке, у вас есть полная трансформатор, работающий за счет электромагнитной индукции: энергия течет от катушки в основании к катушку в зубной щетке через железный штифт, который их соединяет. Два конца катушки зубной щетки просто подсоединяются к аккумуляторной батарее. аккумулятор внутри.

Фото: В нижней части электрической зубной щетки есть отверстие, поэтому она надежно сидит на «штифте» на основании — на самом деле сердечнике трансформатора.Медная катушка (справа) находится прямо над пластиковым основанием, огибая отверстие.

Фото: Медная зарядная катушка внутри электрической зубной щетки. Катушка работает как вторичная обмотка трансформатора. Он устанавливается в самом основании щетки и располагается вокруг маленького железного штифта на подставке для зарядного устройства, когда щетка находится на своем основании. Два вывода катушки подключаются к аккумуляторной батарее внутри зубной щетки.

Зарядное устройство, которое работает таким образом, называется индукционным зарядным устройством .Безопасность — основная причина использования индукционного зарядного устройства в ванной: вам не нужен кабель питания или оголенные провода, выходящие из основания зубной щетки, которое обычно намокает. Электробритвы часто используют индукционные зарядные устройства по той же причине.

Беспроводные зарядные устройства

Беспроводные зарядные устройства коврикового типа

(продаются под торговой маркой Powermat®) также являются индукционными зарядными устройствами. Коврик работает как одна часть трансформатора (по сути, как подставка для электрической зубной щетки), в то время как другая часть трансформатора представляет собой либо цепь, встроенную в ваше устройство (например, катушку внутри основания зубной щетки), либо подушечку, которая зажимается на задней панели устройства или, для мобильного телефона, на сменную крышку аккумуляторного отсека со встроенной зарядной катушкой, которая подключается к разъему для зарядки.Здесь нет никакой магии: это снова просто электромагнитная индукция!

Artwork: Powermat использует тот же принцип, что и зарядное устройство для электрических зубных щеток. Если у вас есть зарядное устройство для коврика для мобильного телефона, оно работает следующим образом. Одна часть зарядного устройства (первичная катушка) находится внутри мата. Другая часть крепится к задней части телефона, как правило, в качестве сменной крышки аккумуляторного отсека. Этот бит содержит другую часть зарядного устройства (вторичную катушку) и подключается к порту зарядного устройства вашего телефона (или к клеммам аккумулятора внутри телефона).

Cota®, запущенный Ossia в 2013 году, использует аналогичный принцип беспроводной связи — действительно, он описывается как как Wi-Fi, но передающая мощность вместо данных с использованием радиоволн 2,4 ГГц. Нет необходимости в циновке, это может использоваться вместе с другими технологиями индукционной зарядки, а зарядка может происходить на расстоянии от передатчика. (и даже когда трубка в вашем телефоне или электромобиле движется).

Фото: Катушка беспроводного зарядного устройства спрятана под задней крышкой телефона LG.Так как на этой фотографии он не очень заметен, я выделил его красными точками. Катушка подключена к некоторым медным контактам (вверху слева), которые подают питание на аккумулятор телефона.

Зарядные устройства резонансные

Хотя они работают эффективно и обычно более удобны, чем проводные зарядные устройства, зарядные коврики все же имеют свои недостатки: например, вы можете заряжать только определенное количество устройств одновременно, и ваши гаджеты должны находиться прямо на коврике. Зарядные устройства-конкуренты WiTricity снова немного отличаются — и более удобны, поскольку они позволяют заряжать на расстоянии около метра (несколько футов) от зарядного устройства.В отличие от обычного индукционного зарядного устройства, зарядное устройство WiTricity имеет катушку передатчика, которая колеблется на тщательно выбранной частоте, передавая свою энергию на катушки приемника в соседних устройствах, которые настроены так, что они «резонируют» на одной и той же частоте — аналогично тому, как настроены радиоприемники, выборочно, поэтому они принимают только одну станцию ​​от передатчика вещания. Это гарантирует, что заряжаются только сами «связанные» устройства, с минимальным влиянием на другие электрические устройства поблизости.

Изображение: В системе WiTricity обмотанная проволокой катушка (красная и желтая) в зарядном устройстве (слева) создает магнитное поле определенной частоты.Катушка в вашем мобильном телефоне или другом устройстве (справа) предназначена для «резонанса» на той же частоте. Когда две катушки «соединены» таким образом, энергия передается от одной к другой, даже если они могут находиться на некотором расстоянии друг от друга.

Почему не все им пользуются?

Беспроводная передача энергии была первоначально предложена Никола Тесла (1856–1943) в конце 19 века. Это дань гению Теслы за то, что он предвосхитил современные системы, такие как Powermat и WiTricity, за столетие до их разработки.

“ Мое настоящее изобретение … состоит в создании в одной точке электрического давления чтобы вызвать … ток, чтобы пройти … воздух между точкой зарождения и удаленная точка, в которой энергия должна быть получена и использована. ”

Никола Тесла, Патент США 645,576, 1897/1900.

Изображение: Никола Тесла (1856–1943), пионер беспроводной энергетики. Фотография Сарони; гравюра Т. Джонсона, 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Хотя вы можете ожидать, что к настоящему времени супер-удобные беспроводные зарядные устройства будут повсюду, споры по поводу стандартов и совместимости серьезно помешали их распространению. Powermats, например, продвигалась организацией под названием Power Matters Alliance (PMA), но было также два конкурента: Wireless Power Consortium (продвигающий технологию под названием Qi) и Alliance for Wireless Power (A4P). Все это, мягко говоря, сбивает с толку потребителей. С тех пор PMA и A4P объединились в новую организацию под названием AirFuel Alliance, но это по-прежнему оставляет две конкурирующие системы, предлагающие беспроводную зарядку: Qi и PMA.

Вы можете рассматривать это как часть более широкой проблемы гаджетов и устройств, использующих всевозможные батареи и, как правило, нуждающихся в собственных, фирменных зарядных устройствах, работающих от разных напряжений или токов (проблема, которую зарядные устройства USB неуклонно решают в течение последних нескольких лет. ). Но это также неизбежная часть того, как технологии развиваются посредством своего рода эволюции «выживания наиболее приспособленных»: лучшие и наиболее полезные технологии процветают; меньшие «виды» уходят на второй план; и компании стремятся продвигать свои собственные версии технологий, на которых они могут (теоретически) заработать больше денег.

Так или иначе, беспроводная зарядка остановится на едином общем стандарте — и январь 2018 г. Объявление о присоединении Powermat к консорциуму Wireless Power Consortium предполагает, что это будет Qi. Движущей силой этого процесса являются производители продуктов, отдававшие предпочтение одному или другому стандарту. Например, довольно много производителей автомобилей теперь предлагают коврики для беспроводной зарядки для мобильных устройств, но в то время как некоторые (например, Cadillac) хеджировали свои ставки и поддерживали как Qi, так и PMA, другие (Toyota и Ford) твердо выбрали сторону — и остановился на Ци.Аналогичным образом, хотя телефоны Samsung какое-то время поддерживали и Qi, и PMA, Apple объявила, что собирается ограничиться только поддержкой Qi, когда выпустила iPhone 8 и iPhone X. Электромобили, все чаще заряжаемые от беспроводных зарядных устройств на улице. , тоже выбирают стороны. Mercedes, например, выбрал Ци.

Итак, эта современная война (беспроводных) токов окончательно окончена? Не обязательно! Прибытие Коты, Система беспроводной зарядки, которая обещает быть такой же простой и удобной, как Wi-Fi, может все изменить.В 2019 г. он получил одобрение Федеральной комиссии по связи США (FCC), открыв путь для широкого применения в повседневных гаджетах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны. Сможет ли Cota сделать беспроводную зарядку повсеместной? Смотрите это пространство!

Как работают беспроводные зарядные устройства

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 мая 2020 г.

Если у вас есть электрическая зубная щетка с пластиковым дном, вы могли бы удивиться тому, как она заряжается, по-видимому, волшебным образом, стоя на том, что кажется пластиковой подставкой! Как два кусочка пластика заряжают аккумулятор внутри зубной щетки когда между ними нет прямого металлического контакта? Как на Земле может электричество поток между двумя пластиковыми изоляторами?

Здесь происходит хитрый трюк под названием беспроводная (индукционная) зарядка , и это сила, лежащая в основе всего, от аккумуляторных зубных щеток и ковриков для зарядки телефона до новейших беспроводных зарядных устройств для электромобилей.Мы собираемся более подробно рассмотреть, как это работает, но если вы еще не знаете, как работают обычные электрические трансформаторы, вы можете быстро взглянуть на нашу статью о трансформаторах, прежде чем продолжить. Если вы хотите узнать о других типах зарядных устройств, вы можете прочитать нашу статью о зарядные устройства.

Фото: электрическая зубная щетка, стоящая на индукционном зарядном устройстве. Аккумулятор в щетке заряжается даже при отсутствии прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Так как же электричество проходит через два слоя пластика?

Зарядные устройства обычные

Большинство небольших электронных устройств, которые мы используем в своих домах, работают при относительно низком напряжении — обычно на 5–10 процентов больше, чем большие электрические приборы, такие как пылесосы и стиральные машины. Это означает, что нам обычно нужно использовать трансформаторы для «понижения» внутреннего напряжения, чтобы они могли безопасно питать электронные устройства, не взрывая их. Во всех тех зарядных устройствах, которые у вас есть (маленькие коробочки, прикрепленные к проводам, которые подключаются к таким вещам, как ваш MP3-плеер и мобильный телефон), на самом деле прячутся электрические трансформаторы.

Понять, как работают эти простые зарядные устройства, несложно: течет электричество. в зарядное устройство от розетки на стене. Внутри зарядного устройства трансформатор «понижает» напряжение до гораздо более низкого уровня. Затем ток низкого напряжения течет из зарядного устройства в аккумулятор вашего устройства. Важно отметить, что все три части трансформатора (первичная обмотка , , вторичная обмотка и железный сердечник , соединяющий их вместе) находятся внутри зарядного устройства:

Фото: Обычная электрическая зарядка: все компоненты трансформатора находятся внутри зарядного устройства.

Зарядные устройства индукционные

Пока все хорошо, но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет провода для подключения к стене? Когда вы ставите зубную щетку на зарядное устройство, как электричество проходит от ее основания с пластиковым покрытием к батарее внутри щетки, если пластик является изолятором (то есть не позволяет электричеству проходить через него)?

У нас здесь не волшебство — это просто еще один вид трансформатора в хитроумной маскировке.В электрической зубной щетке и зарядном устройстве используется трансформатор, как в мобильном телефоне. или MP3-плеер, но он искусно разделен на две части: половина трансформатора находится в нижней части зубной щетки, а остальная часть — в базе для зарядного устройства, на которой он стоит:

Изображение: Индукционная зарядка: половина трансформатора находится в зубной щетке; половина находится на стенде.

Первичная обмотка находится в основании зарядного устройства и имеет железный штифт сверху. из него покрыты пластиком. Вторичная обмотка находится в основании зубная щетка, которую вы ставите на железный колышек.Для чего нужен колышек? Это не просто остановка зубной щетки качается: это ядро, которое связывает первичный и вторичный катушки вместе электромагнитно. Когда зубная щетка стоит на вешалке, у вас есть полная трансформатор, работающий за счет электромагнитной индукции: энергия течет от катушки в основании к катушку в зубной щетке через железный штифт, который их соединяет. Два конца катушки зубной щетки просто подсоединяются к аккумуляторной батарее. аккумулятор внутри.

Фото: В нижней части электрической зубной щетки есть отверстие, поэтому она надежно сидит на «штифте» на основании — на самом деле сердечнике трансформатора.Медная катушка (справа) находится прямо над пластиковым основанием, огибая отверстие.

Фото: Медная зарядная катушка внутри электрической зубной щетки. Катушка работает как вторичная обмотка трансформатора. Он устанавливается в самом основании щетки и располагается вокруг маленького железного штифта на подставке для зарядного устройства, когда щетка находится на своем основании. Два вывода катушки подключаются к аккумуляторной батарее внутри зубной щетки.

Зарядное устройство, которое работает таким образом, называется индукционным зарядным устройством .Безопасность — основная причина использования индукционного зарядного устройства в ванной: вам не нужен кабель питания или оголенные провода, выходящие из основания зубной щетки, которое обычно намокает. Электробритвы часто используют индукционные зарядные устройства по той же причине.

Беспроводные зарядные устройства

Беспроводные зарядные устройства коврикового типа

(продаются под торговой маркой Powermat®) также являются индукционными зарядными устройствами. Коврик работает как одна часть трансформатора (по сути, как подставка для электрической зубной щетки), в то время как другая часть трансформатора представляет собой либо цепь, встроенную в ваше устройство (например, катушку внутри основания зубной щетки), либо подушечку, которая зажимается на задней панели устройства или, для мобильного телефона, на сменную крышку аккумуляторного отсека со встроенной зарядной катушкой, которая подключается к разъему для зарядки.Здесь нет никакой магии: это снова просто электромагнитная индукция!

Artwork: Powermat использует тот же принцип, что и зарядное устройство для электрических зубных щеток. Если у вас есть зарядное устройство для коврика для мобильного телефона, оно работает следующим образом. Одна часть зарядного устройства (первичная катушка) находится внутри мата. Другая часть крепится к задней части телефона, как правило, в качестве сменной крышки аккумуляторного отсека. Этот бит содержит другую часть зарядного устройства (вторичную катушку) и подключается к порту зарядного устройства вашего телефона (или к клеммам аккумулятора внутри телефона).

Cota®, запущенный Ossia в 2013 году, использует аналогичный принцип беспроводной связи — действительно, он описывается как как Wi-Fi, но передающая мощность вместо данных с использованием радиоволн 2,4 ГГц. Нет необходимости в циновке, это может использоваться вместе с другими технологиями индукционной зарядки, а зарядка может происходить на расстоянии от передатчика. (и даже когда трубка в вашем телефоне или электромобиле движется).

Фото: Катушка беспроводного зарядного устройства спрятана под задней крышкой телефона LG.Так как на этой фотографии он не очень заметен, я выделил его красными точками. Катушка подключена к некоторым медным контактам (вверху слева), которые подают питание на аккумулятор телефона.

Зарядные устройства резонансные

Хотя они работают эффективно и обычно более удобны, чем проводные зарядные устройства, зарядные коврики все же имеют свои недостатки: например, вы можете заряжать только определенное количество устройств одновременно, и ваши гаджеты должны находиться прямо на коврике. Зарядные устройства-конкуренты WiTricity снова немного отличаются — и более удобны, поскольку они позволяют заряжать на расстоянии около метра (несколько футов) от зарядного устройства.В отличие от обычного индукционного зарядного устройства, зарядное устройство WiTricity имеет катушку передатчика, которая колеблется на тщательно выбранной частоте, передавая свою энергию на катушки приемника в соседних устройствах, которые настроены так, что они «резонируют» на одной и той же частоте — аналогично тому, как настроены радиоприемники, выборочно, поэтому они принимают только одну станцию ​​от передатчика вещания. Это гарантирует, что заряжаются только сами «связанные» устройства, с минимальным влиянием на другие электрические устройства поблизости.

Изображение: В системе WiTricity обмотанная проволокой катушка (красная и желтая) в зарядном устройстве (слева) создает магнитное поле определенной частоты.Катушка в вашем мобильном телефоне или другом устройстве (справа) предназначена для «резонанса» на той же частоте. Когда две катушки «соединены» таким образом, энергия передается от одной к другой, даже если они могут находиться на некотором расстоянии друг от друга.

Почему не все им пользуются?

Беспроводная передача энергии была первоначально предложена Никола Тесла (1856–1943) в конце 19 века. Это дань гению Теслы за то, что он предвосхитил современные системы, такие как Powermat и WiTricity, за столетие до их разработки.

“ Мое настоящее изобретение … состоит в создании в одной точке электрического давления чтобы вызвать … ток, чтобы пройти … воздух между точкой зарождения и удаленная точка, в которой энергия должна быть получена и использована. ”

Никола Тесла, Патент США 645,576, 1897/1900.

Изображение: Никола Тесла (1856–1943), пионер беспроводной энергетики. Фотография Сарони; гравюра Т. Джонсона, 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Хотя вы можете ожидать, что к настоящему времени супер-удобные беспроводные зарядные устройства будут повсюду, споры по поводу стандартов и совместимости серьезно помешали их распространению. Powermats, например, продвигалась организацией под названием Power Matters Alliance (PMA), но было также два конкурента: Wireless Power Consortium (продвигающий технологию под названием Qi) и Alliance for Wireless Power (A4P). Все это, мягко говоря, сбивает с толку потребителей. С тех пор PMA и A4P объединились в новую организацию под названием AirFuel Alliance, но это по-прежнему оставляет две конкурирующие системы, предлагающие беспроводную зарядку: Qi и PMA.

Вы можете рассматривать это как часть более широкой проблемы гаджетов и устройств, использующих всевозможные батареи и, как правило, нуждающихся в собственных, фирменных зарядных устройствах, работающих от разных напряжений или токов (проблема, которую зарядные устройства USB неуклонно решают в течение последних нескольких лет. ). Но это также неизбежная часть того, как технологии развиваются посредством своего рода эволюции «выживания наиболее приспособленных»: лучшие и наиболее полезные технологии процветают; меньшие «виды» уходят на второй план; и компании стремятся продвигать свои собственные версии технологий, на которых они могут (теоретически) заработать больше денег.

Так или иначе, беспроводная зарядка остановится на едином общем стандарте — и январь 2018 г. Объявление о присоединении Powermat к консорциуму Wireless Power Consortium предполагает, что это будет Qi. Движущей силой этого процесса являются производители продуктов, отдававшие предпочтение одному или другому стандарту. Например, довольно много производителей автомобилей теперь предлагают коврики для беспроводной зарядки для мобильных устройств, но в то время как некоторые (например, Cadillac) хеджировали свои ставки и поддерживали как Qi, так и PMA, другие (Toyota и Ford) твердо выбрали сторону — и остановился на Ци.Аналогичным образом, хотя телефоны Samsung какое-то время поддерживали и Qi, и PMA, Apple объявила, что собирается ограничиться только поддержкой Qi, когда выпустила iPhone 8 и iPhone X. Электромобили, все чаще заряжаемые от беспроводных зарядных устройств на улице. , тоже выбирают стороны. Mercedes, например, выбрал Ци.

Итак, эта современная война (беспроводных) токов окончательно окончена? Не обязательно! Прибытие Коты, Система беспроводной зарядки, которая обещает быть такой же простой и удобной, как Wi-Fi, может все изменить.В 2019 г. он получил одобрение Федеральной комиссии по связи США (FCC), открыв путь для широкого применения в повседневных гаджетах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны. Сможет ли Cota сделать беспроводную зарядку повсеместной? Смотрите это пространство!

Мир без шнуров: обзор беспроводной зарядки

Зарядка

Qi (произносится как «чи») — это оптимизированная индуктивная зарядка, также известная как «беспроводная зарядка», позволяющая заряжать устройства без проводов. Только аккумуляторы совместимых устройств заряжаются с помощью индукционного переноса без использования отдельных зарядных устройств, кабелей или адаптеров… Просто поместите совместимое устройство на беспроводную панель и смотрите, как оно заряжается.

Рекомендуемый уровень

Продвинутый

Что такое зарядка Qi?

Это оптимизированная индуктивная зарядка, также известная как «беспроводная зарядка». Это позволяет заряжать ваши устройства по беспроводной сети. Только аккумуляторы совместимых устройств заряжаются с помощью индукционного переноса, и во время путешествий не требуются отдельные зарядные устройства, кабели или адаптеры. Просто поместите совместимое устройство на беспроводную панель, и пусть ваш телефон зарядится!

В этой технической статье мы подробно объясним, как работает это беспроводное зарядное устройство.

Глобальный стандарт беспроводной зарядки:

Qi — это универсальный стандарт интерфейса для беспроводной зарядки. Это китайское слово, означающее «поток энергии воздуха» или «поток духовной энергии», произносится как «чи». Этот стандарт был разработан консорциумом Wireless Power Consortium для передачи индуктивной электроэнергии на расстояние до 4 см, то есть 1,6 дюйма.

Он был основан в декабре 2008 г. компанией WPC (Wireless Power Consurance). Спецификация Qi с низким энергопотреблением была опубликована WPC в 2009 году.В 2011 году WPC начал расширять спецификацию Qi до средней мощности.

Обзор системы

Система Qi состоит из:

• Базовая станция
• Мобильные устройства
• Преобразователь мощности
• Связь

Давайте посмотрим, как эти устройства работают для зарядки аккумулятора.

Базовая станция:

Он содержит один или несколько передатчиков мощности, состоящих из передающей катушки, которая генерирует колеблющееся магнитное поле.Базовые станции обычно имеют плоскую поверхность, то есть интерфейсную поверхность, на которой можно разместить несколько устройств.

Мобильные устройства:

Это устройства, потребляющие индуктивную мощность. Они могут быть смартфонами или планшетами и содержать катушку приемника, содержащую приемник энергии. Этот приемник обеспечивает питание батареи. Блоки связи и управления также есть в силовых приемниках.

Преобразование мощности:

Передатчик в базовой станции имеет блок преобразования энергии, который преобразует электрическую энергию в беспроводной сигнал мощности.Принимая во внимание, что приемник в мобильных устройствах содержит блок приема энергии, который преобразует беспроводной сигнал мощности обратно в электрическую энергию.

Связь:

Блок связи и управления присутствует в приемниках энергии, и эта связь всегда сопровождается техникой, называемой модуляцией.

• Приемник в мобильном устройстве модулирует нагрузку путем переключения резистора модуляции (R _m ) или конденсатора модуляции (C _m ).
• Передатчик в базовой станции демодулирует отраженную нагрузку, считывая ток первичной катушки (I _P ) или напряжение первичной катушки (V _P ).

Рис. 1. Беспроводная система связи с зарядкой Qi

Как это работает?

Как известно, электромагнитное поле используется для передачи энергии между двумя объектами. Вы, вероятно, помните технологию магнитной индукции из уроков физики.Тот же метод используется при индуктивной зарядке.

Как мы уже говорили выше, есть две катушки: одна в передатчике, а другая в приемнике. Магнитное поле создается переменным током в катушке передатчика, и это магнитное поле индуцирует напряжение в катушке приемника. В реальном сценарии приемник в мобильном устройстве получает энергию от электромагнитного поля и преобразует ее в электрический ток для зарядки аккумулятора.

Производители мобильных устройств, которые работают с этим стандартом, включают: Asus, HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, BlackBerry и Sony.Все устройства с логотипом Qi совместимы с беспроводными зарядными устройствами.

Способы выравнивания катушек:

Для передачи мощности существует два метода выравнивания передающей и приемной катушек:

Управляемое позиционирование:

Поскольку катушка передатчика находится в базовой станции, а катушка приемника находится в мобильном устройстве, мобильное устройство должно быть размещено в определенном месте на поверхности базовой станции.

Свободное размещение:

В этом методе мобильное устройство не требуется размещать в определенном месте на поверхности базовой станции. Нет необходимости в прямом выравнивании с катушкой. Таким образом, в месте расположения приемных катушек можно использовать множество передающих катушек для создания магнитного поля и индукционной зарядки батарей.

Режимы беспроводной зарядки:

Все приемники Qi можно заряжать в двух режимах:

1. Индуктивный режим
2. Резонансная мода

Режим работы определяется трансмиттером.Давайте обсудим, как обрабатываются эти режимы.

Индуктивный режим:

Для индуктивной зарядки рассматриваются сильносвязанные системы. Для достижения наилучших результатов передатчик должен работать на частоте, которая немного отличается от резонансной частоты, то есть приемника Qi. В этом режиме расстояние между передатчиком и приемником ограничено несколькими миллиметрами. Эти тесно связанные системы помогают достичь высокой энергоэффективности.

Когда катушки имеют одинаковый размер и расстояние между ними меньше их диаметра, они считаются тесно связанными (см. Рисунок выше).Здесь расстояние катушки z меньше диаметра катушки D.

Рис. 2. В индуктивном режиме

Резонансный режим:

Когда система имеет слабосвязанные катушки, зарядка выполняется в резонансном режиме. Когда расстояние между катушками передатчика и приемника больше диаметра их катушек, магнитная связь между катушками уменьшается.

На рисунке видно, что расстояние между катушкой z больше диаметра катушки, поэтому магнитное поле между ними ослабляется.Следовательно, системы с низкой связью должны работать на резонансной частоте приемника и иметь более низкую эффективность передачи мощности.

Рисунок 3. В резонансном режиме

Какой лучший выбор из индуктивного и резонансного режима?

Плотно связанные системы лучше всего подходят из-за их высокой передачи мощности и низкого тепловыделения. Это преимущество для термочувствительных устройств, таких как смартфоны.Обратной стороной является то, что сильно связанные катушки чувствительны к несоосности.

Слабосвязанные системы имеют низкий КПД передачи энергии. Такие типы систем лучше всего подходят для приложений, которые имеют сильную электромагнитную индукцию или электродвижущую силу.

Лучший выбор зависит от ваших потребностей.

Qi Зарядная мощность:

Беспроводная зарядка Qi с низким энергопотреблением может выдавать до 5 Вт мощности на выходе приемника, тогда как зарядка Qi со средней мощностью может обеспечивать до 120 Вт.Кроме того, во время зарядки должна быть включена связь между передатчиком и приемником; процесс зарядки не начнется без возможности взаимодействия.

По сравнению с традиционной зарядкой беспроводная зарядка считается более медленной, но хорошая новость заключается в том, что она не причиняет вреда людям, поскольку беспроводные зарядные устройства излучают неионизирующее излучение.

Преимущества и недостатки

Беспроводная зарядка имеет различные плюсы и минусы:

Преимущества :

• Самым большим преимуществом беспроводной технологии является совместимость со всеми сотовыми телефонами и зарядными устройствами от различных производителей.
• Передается безызлучательная энергия, поэтому она не опасна для человека.
• Нет необходимости постоянно подключать и отключать устройство для зарядки.
• Имеет защищенные от коррозии соединения.

Недостатки :

• Слабосвязанные системы имеют меньшую эффективность, чем отходящее тепло.
• Зарядка медленная по сравнению с традиционной зарядкой.
• Сложность и повышенная стоимость изготовления.

Введение в беспроводную зарядку аккумулятора

Беспроводная зарядка устраняет необходимость в кабеле, который обычно требуется для зарядки мобильных телефонов, беспроводных устройств и т. Д.С помощью беспроводного зарядного устройства аккумулятор внутри любого устройства с батарейным питанием можно зарядить, просто поместив устройство рядом с беспроводным передатчиком энергии или специальной зарядной станцией. В результате корпус прибора можно сделать полностью герметичным, даже водонепроницаемым. Помимо присущего ей удобства, беспроводная зарядка также может значительно повысить надежность, поскольку штекер для зарядки на боковой стороне устройства может легко получить механическое повреждение или просто из-за того, что кто-то случайно подключил не тот адаптер.В основе беспроводной зарядки лежит хорошо известный закон индуцированного напряжения Фарадея, обычно используемый в двигателях и трансформаторах.

Применение беспроводной зарядки аккумуляторов

• Смартфоны, портативные медиаплееры, цифровые камеры, планшеты и носимые устройства: Потребители ищут простые в использовании решения, большую свободу позиционирования и более короткое время зарядки. Эти приложения обычно требуют мощности от 2 Вт до 15 Вт. Предпочтительна мультистандартная совместимость.Беспроводная зарядка может сосуществовать с NFC (Near Field Communication) и Bluetooth, что позволяет создавать очень креативные решения. Например, сопряженные телефоны могут заряжать друг друга, когда они размещены вплотную, после согласования соответствующего хоста и клиента.
  
• Аксессуары: Гарнитуры, беспроводные динамики, мыши, клавиатуры и многие другие приложения могут получить выгоду от беспроводной передачи энергии. Подключение зарядных кабелей к крошечным разъемам постоянно сжимающихся устройств является препятствием для создания прочной конструкции.Например, гарнитуры Bluetooth должны быть защищенными от пота, чтобы выжить в тренажерном зале. Только беспроводная зарядка может позволить такую ​​возможность.
  
• Зарядный терминал общего доступа: Развертывание зарядных площадок (передатчиков) в общественных местах требует, чтобы системы были безопасными и надежными. Но интеллектуальные системы зарядки могут выходить далеко за рамки автономных решений для зарядки. Они могут обеспечить быстрое подключение к сети и при желании создать платные зарядные станции. Многие кафе, киоски в аэропортах и ​​отели поддерживают эти сценарии.Производители мебели также встраивают незаметные беспроводные передатчики мощности в свои торцевые и боковые столики.
  
• Компьютерные системы: Ноутбуки, ноутбуки, ультрабуки и планшетные ПК — все кандидаты для беспроводной зарядки в качестве хостов или клиентов. Возможности безграничны.
  
• Применение в салоне автомобиля: Беспроводное зарядное устройство идеально подходит для зарядки мобильных телефонов и брелоков, поместив их либо на приборную панель, либо на центральную консоль автомобиля, без неудобных проводов, идущих к гнезду прикуривателя.Более того, поскольку Bluetooth и Wi-Fi требуют аутентификации для подключения телефонов к автомобильной электронике, объединение NFC с беспроводной зарядкой может позволить пользователю не только заряжать телефон, но и автоматически подключать его к автомобильным сетям Wi-Fi и Bluetooth, не проходя через них. любой конкретный процесс настройки.
  
• Электромобили: Интеллектуальные зарядные станции для электромобилей (электромобилей) также появляются, но требуют гораздо большей мощности. Стандарты находятся в стадии разработки.
  
• Разное: Беспроводные зарядные устройства находят применение во всем, где есть батарея. Сюда входят игровые и телевизионные пульты, беспроводные электроинструменты, беспроводные пылесосы, дозаторы мыла, слуховые аппараты и даже кардиостимуляторы. Беспроводные зарядные устройства также могут заряжать суперконденсаторы (суперконденсаторы) или любые устройства, которые традиционно питаются от низковольтного кабеля питания.
  

Стандарты беспроводной зарядки для совместимой беспроводной передачи энергии

За последние несколько лет появилось три основных конкурирующих стандарта беспроводной зарядки, в том числе Qi, PMA и Airfuel ™, как описано ниже.Все три по существу основаны на законе индуцированного напряжения Фарадея и используют индуктивные катушки для беспроводной передачи энергии, но определены для работы на разных частотах с разными схемами управления. Таким образом, каждый стандарт беспроводного питания предлагает уникальные технологические преимущества с различными уровнями поддержки в отрасли и долей рынка.

В традиционной китайской культуре Ци (произносится как «чи») часто переводится как «естественная энергия», «жизненная сила» или «поток энергии». Это также название отраслевого стандарта, созданного консорциумом Wireless Power Consortium (WPC).Qi в настоящее время поддерживает беспроводную передачу мощности до 5 Вт на расстояние до 5 мм, но быстро расширяется до 15 Вт, а затем до 120 Вт на гораздо большие расстояния.

Основная цель создания любого отраслевого стандарта — совместимость. Например, любой приемник с логотипом Qi можно разместить на любой панели передатчика, на которой отображается логотип Qi. Возможно, даже на планшете, основанном на другом стандарте, при условии, что микросхема беспроводного приемника поддерживает мультистандартную совместимость.Скоро отпадет необходимость носить с собой фирменные зарядные устройства в дальних поездках.

В то время как стандарт Qi работает в приблизительном диапазоне частот 100–200 кГц, стандарт PMA (Power Matters Alliance) обеспечивает мощность до 5 Вт при почти вдвое большей частоте. Стандарты PMA и Qi на самом деле очень похожи, поскольку основаны на принципах «магнитной индукции» («MI»). Они действительно используют совершенно разные методы связи между беспроводным приемником энергии и передатчиком.

Недавно PMA достигла соглашения с A4WP о создании объединенного стандарта (теперь Airfuel Alliance).Это основано на несколько ином принципе, который называется «MR», что означает магнитный резонанс. Ранние версии стандарта позволяли подавать мощность 3,5 Вт и 6,5 Вт, но недавно она была увеличена до 50 Вт. Хотя MR также основан на основном законе индукции, он состоит из гораздо более слабосвязанного, но более плотно настроенного приемника. и катушки передатчика с очень высокой добротностью, чтобы обеспечить резонансную передачу на частоте около 7 МГц. Таким образом, Airfuel предлагает большую пространственную гибкость в отношении физического размещения передатчика и приемника.

Основные компоненты беспроводной системы зарядки аккумуляторов

1. Беспроводной передатчик для зарядки питается от входной шины постоянного тока напряжением от 5 В до 19 В, обычно получаемой от порта USB или адаптера питания переменного / постоянного тока.
   
2. Переключаемый транзисторный мост с двумя или четырьмя полевыми транзисторами управляет катушкой и последовательным конденсатором. Резонансная частота устанавливается внутри с помощью последовательного конденсатора.
   
3. Передатчик имеет катушку для передачи энергии за счет электромагнитной индукции.Некоторые передатчики поддерживают массивы из нескольких катушек, управляемые отдельными мостами, которые автоматически выбираются для передачи максимальной связанной мощности в беспроводной приемник энергии.
   
4. Индуцированная мощность передается на беспроводной приемник энергии, который имеет аналогичную катушку для сбора входящей мощности.
   
5. Приемник выпрямляет мощность с помощью диодных выпрямителей, обычно сделанных из полевых транзисторов для повышения эффективности. Он также фильтрует мощность с помощью керамических выходных конденсаторов, а затем подает ее на аккумулятор, который необходимо зарядить, либо через линейный каскад, либо через импульсный стабилизатор.
   
6. Батарея внутри портативного устройства получает питание и заряжается. Приемник может дать команду передатчику отрегулировать зарядный ток или напряжение, а также полностью прекратить передачу мощности при индикации окончания заряда.
   

Основные рекомендации по проектированию

Беспроводное электричество, безусловно, представляет собой сложную область, и IDT в этом преуспевает. При интеграции системы беспроводной зарядки в устройство необходимо сначала решить, какой стандарт беспроводной мощности наиболее подходит для данного приложения.В некоторых случаях IDT предлагает двухрежимные решения для максимальной совместимости и удобства.

Выбор катушки определяется стандартами. Все основные производители магнитных устройств предоставляют одинаковые стандартные катушки (в соответствии с определением). Затем инженер обычно выбирает катушки в зависимости от области применения, в зависимости от входного постоянного напряжения и требований к выходу. Однако подходящая геометрия катушки и тип катушки обычно являются точными, используемыми в оценочном комплекте конкретного решения ИС приемника или передатчика.

Обычно внутри приемника требуется всего несколько миллиметров пространства для размещения катушки и связанной с ней электроники. Некоторое экранирование может потребоваться для предотвращения шума и электромагнитных помех внутри устройства. Датчик уровня топлива обычно не встроен в беспроводные зарядные устройства, поэтому эту функцию, возможно, потребуется поддерживать отдельно

Еще одно соображение при интеграции состоит в том, что мощность не может передаваться через металлический корпус, поскольку металл эффективно экранирует приемник от передатчика.Поэтому разработчику системы необходимо иметь относительно плоский пластиковый интерфейс на корпусе приемника, чтобы катушки беспроводной зарядки были обращены друг к другу. Кроме того, пластиковая стенка не может быть больше пары миллиметров, так как это тоже может повлиять на передачу энергии.

Наконец, некоторые инженеры осознают необходимость точного обнаружения посторонних металлических предметов, если они присутствуют на пути передачи энергии, чтобы избежать перегрева. Чтобы удовлетворить эту потребность, все решения IDT оснащены надежной схемой обнаружения и управления посторонними предметами, что делает решения совместимыми со всеми основными правилами техники безопасности.

IDT — лидер отрасли в области решений для беспроводных зарядных устройств.

IDT заняла лидирующую позицию в области беспроводной зарядки благодаря своей работе с тремя ключевыми группами стандартов — WPC, PMA и Alliance for Wireless Power. Эти отношения позволяют компании тесно сотрудничать с другими ведущими новаторами для разработки решений, направленных на решение проблем беспроводной доставки энергии.

В результате IDT предлагает ряд микросхем беспроводных приемников энергии, совместимых с WPC, PMA и WPC / PMA (двухрежимный).Двухрежимные приемники компании выдают 5 Вт при 5 В, либо с понижающим импульсным стабилизатором постоянного тока, либо с отслеживающим LDO (стабилизатор с низким падением напряжения).

IDT также предлагает несколько передатчиков, совместимых с WPC, с различными входными требованиями от 19 В до 12 В или работающих от адаптера 5 В или портов USB на 2 А. Все продукты для беспроводной зарядки поддерживаются мощными программными инструментами и руководствами по проектированию, которые помогают в процессе разработки.

Узнайте больше о решениях IDT Wireless Power Solutions

.