Как появилась беспроводная зарядка
В 1820 году Андре-Мари Ампер доказал
André Marie Ampère, что электрический ток создаёт магнитное поле, а в 1831-м Майкл Фарадей открыл
Faraday discovers electromagnetic induction, August 29, 1831
закон индукции, который стал основой работы современных беспроводных зарядок.
В 1888 году Генрих Герц подтвердил
Heinrich Hertz Produces And Detects Radio Waves In 1888
существование электромагнитного поля. Его исследования помогли Николе Тесле впервые передать энергию на расстояние. Это случилось
World’s Columbian Exposition in Chicago 1893
в 1893 году на всемирной выставке в Чикаго.
До конца XX века с передачей энергии на расстояние разными способами экспериментировали многие учёные. Исследования продолжаются до сих пор.
Процесс беспроводной зарядки / techarmor.com
Массовый интерес к беспроводной зарядке зародился только после бума мобильных устройств уже в XXI веке.
Сегодня этим вопросом занимаются организации Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance.
Какие есть стандарты беспроводной зарядки
Чтобы зарядить смартфон без проводов, используется пара катушек: одна в зарядной станции, которая подключена к питанию, другая в устройстве.
Когда на первой катушке появляется ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое передаёт его на вторую.
Беспроводная зарядка изнутри / belkin.com
Магнитное поле появляется из-за использования переменного тока высокой частоты. Он преобразовывается в постоянный, когда передаётся на устройство.
В зависимости от частоты тока в работу включаются магнитная индукция или магнитный резонанс.
Магнитно-индукционные станции
Они передают энергию на расстояние около 10 мм и используют для этого частоту переменного тока 100–357 кГц. Чтобы зарядить смартфон с помощью такой станции, он должен поддерживать конкретный диапазон её частот.
Магнитное поле не проходит через металл, поэтому беспроводная зарядка возможна только на смартфонах, задняя панель которых сделана из стекла или пластика. При этом даже толстый защитный чехол может помешать процессу зарядки.
По принципу магнитной индукции работают беспроводные зарядки Qi и PMA.
Qi
Разработкой стандарта Qi с 2008 года занимается организация Wireless Power Consortium (WPC), в которую входят производители зарядок из Америки, Европы и Азии. Его спецификации находятся в общем доступе
Qi wireless power specification
Этот стандарт беспроводной зарядки используют в
iPhone 8
и более новых смартфонах Apple, а также во всех устройствах Samsung линейки Galaxy S последних пяти лет.
С ним также работают компании Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola, Nokia, HTC.
PMA
Разработкой стандарта PMA с 2012 года по 2015-й занималась организация Power Matters Alliance (PMA).
Он в большей мере распространён в США. Там его продвигали
AT&T removed Qi wireless charging in the Lumia 1520 to make room for PMA
сотовый оператор AT&T и сеть кофеен Starbucks.
Сегодня Power Matters Alliance в составе AirFuel Alliance занимается развитием альтернативного типа беспроводной зарядки AirFuel. Но вместе с Qi этот стандарт до сих пор поддерживают смартфоны Samsung, включая последние флагманы Galaxy S10,
S10+
и S10e.
Магнитно-резонансные станции
В отличие от станций, работающих на магнитной индукции, в них применяется увеличенная вплоть до 6,78 МГц частота тока. Это позволяет расширить радиус зарядки до 40–50 мм.
В таких беспроводных зарядках также используется набор из двух катушек. Но они могут не находиться друг напротив друга, поэтому зарядные устройства необязательно должны быть выполнены в виде подставок или ковриков.
По принципу магнитного резонанса работают беспроводные зарядки стандартов Rezence и AirFuel.
Rezence
Разработкой Rezence с 2012 года по 2015-й занималась организация Alliance for Wireless Power (A4WP).
За счёт увеличения расстояния зарядки стандарт позиционировали как более удобную альтернативу Qi и PMA. Сейчас A4WP входит в состав AirFuel Alliance и работает над стандартом AirFuel.
Rezence продвигали производители комплектующих Broadcom, Gill Electronics, Integrated Device Technology (IDT), Intel, Qualcomm, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, а также WiTricity.
AirFuel
Этот тип беспроводной зарядки ещё не вышел в массовое производство. Потенциал его распространения пока неясен, но компания Huawei планирует
Huawei puts on a resonant wireless charging AirFuel
комплектовать им все
свои смартфоны
Разработкой стандарта AirFuel, который станет продолжением Rezence, с 2015 года занимается организация AirFuel Alliance.
В теории AirFuel можно спрятать даже под стол или другую поверхность. Через неё станции смогут одновременно работать с несколькими устройствами: смартфонами, наушниками, ноутбуками.
Что нужно знать о мощности беспроводных зарядок
Беспроводные зарядки отличаются по входной и выходной мощности: обычно она варьируется от 5 до 20 Вт.
Её уровень указывают на корпусе устройства, на коробке, на официальном сайте производителя. Его также можно узнать из обзоров.
ZMI WTX10 Wireless Charger на 18 Вт / aliexpress.com
Некоторые компании вместо мощности в ваттах указывают напряжение в вольтах и силу тока в амперах. По их значениям также можно узнать, насколько быстро можно зарядить устройство.
Мощность зарядки в ваттах = напряжение в вольтах × силу тока в амперах.
Беспроводные зарядки могут поставляться без блока питания. Их входную мощность нужно знать, чтобы определить, какой подойдёт для их полноценной работы. Мощность стандартного блока питания iPhone — 5 Вт, iPad — 12 Вт,
Galaxy S10
— 25 Вт.
Если входной мощности достаточно, устройство должно выдавать максимальную выходную. Зарядка ZMI WTX10 Wireless Charger выдаёт 18 Вт, двойной док Samsung EP-P5200 — 10 Вт, рекомендованная
Belkin Boost Up Special Edition
Apple зарядка Belkin Boost Up Special Edition — 7,5 Вт.
Belkin Boost Up Special Edition на 7,5 Вт / belkin.com
При этом нужно понимать, с какой мощностью беспроводной зарядки работает ваш смартфон. iPhone 8, 8 Plus и X на iOS 12 поддерживают 7,5 Вт, iPhone XS, XR и XS Max, Galaxy S10 — 10 Вт.
Чтобы определить примерную скорость зарядки в часах от 0 до 100%, ещё нужно знать ёмкость аккумулятора смартфона в ватт-часах и учитывать коэффициент полезного действия (КПД) беспроводной зарядки — обычно 75–90%.
Скорость зарядки в часах = ёмкость аккумулятора в ватт-часах / выходную мощность зарядки (или смартфона, если она меньше) в ваттах / КПД в % × 100%.
Чтобы зарядить аккумулятор
iPhone XS Max
на 12,08 Вт∙ч с помощью ZMI WTX10 Wireless Charger, уйдёт не меньше 1⅓–1⅔ часа. При этом к сети её можно подключить стандартным блоком питания.
Что нужно знать, используя беспроводную зарядку
Как установить смартфон на зарядную станцию
Положите смартфон в центр беспроводной зарядки или на место, предусмотренное производителем.
Смартфон на беспроводной зарядке стандарта Qi / aliexpress.com
Убедитесь, что зарядка началась. Если этого не случилось, ваш смартфон не поддерживает такой способ передачи энергии или вы используете слишком толстый чехол.
Как избежать перегрева во время беспроводной зарядки
Во время беспроводной зарядки смартфон нагревается больше обычного. Чтобы избежать перегрева, он может временно отключить передачу энергии, когда заряд аккумулятора достигнет 80%.
Не используйте громоздкие чехлы, которые мешают естественному теплообмену. И не кладите на устройство, которое заряжается, посторонние предметы. Опасно накрывать его тканью, которая ограничит циркуляцию воздуха.
Как долго смартфон может находиться на беспроводной зарядке
