Как работает бесконтактная зарядка для телефона

В наши дни беспроводная зарядка стала довольно распространенной. От столов в кофейнях до приборных панелей автомобилей и даже ковриков для мыши — вы найдете зарядные устройства практически везде. А если у вас есть совместимое устройство, то все, что вам нужно сделать, это поместить его в отмеченное место, и магическим образом начнется зарядка. Я уже давно начал ей пользоваться, и для меня при выборе нового телефона обязательное условие, чтобы в нем была беспроводная зарядка. Правда, как показывает практика, несмотря на ее популяризацию и распространение, многие еще не знакомы с этой технологий. Сейчас попробуем рассказать о ней более подробно.

Как работает беспроводная зарядка

Как бы удобно это ни было, не все беспроводные зарядные устройства устроены одинаково. И хотя, несомненно, заманчиво избавиться от проводов навсегда, есть некоторые предостережения, связанные с этой технологией.

Беспроводная зарядка основана на довольно простом принципе электромагнитной индукции. В двух словах это представляет из себя пропускание переменного тока через медную катушку, которая создает магнитное поле в непосредственной близости от себя. Если вы поместите другую катушку в зону досягаемости поля, то принимающая катушка будет ”вырабатывать” ток.

Спор на тему: почему нужно пользоваться беспроводными зарядками и почему лучше этого не делать

В контексте беспроводной зарядки первичная катушка находится внутри зарядного устройства и получает питание от розетки. Вторичная катушка находится внутри вашего смартфона и получает индуцированный ток полностью без проводов.

Именно поэтому устройства с беспроводной зарядкой называются именно беспроводными, хотя формально провода все же есть (от розетки до зарядной станции). Тут есть одно важное ограничение — беспроводная зарядка работает только через стекло или пластик. Алюминиевый корпус экранирует передачу и зарядка без проводов невозможна. Исключением является Google Pixel 5, но там создатели пошли на хитрость. Они вырезали в задней стенке отверстие, в которое вставили катушку, и нанесли на него полимер. Так кажется, что стенка полностью алюминиевая, но это ложное ощущение.

Все ли беспроводные зарядки одинаковые

Гаджеты и зарядные устройства для них должны взаимодействовать друг с другом, чтобы определять скорость зарядки и другие параметры. В далеком прошлом существовало несколько конкурирующих стандартов беспроводной зарядки. Однако на сегодняшний день доминирующим стал стандарт Qi (читается ”чи”), разработанный консорциумом Wireless Power Consortium. Большинство беспроводных зарядных устройств поддерживают стандарт Qi, за вычетом нескольких исключений, о которых мы поговорим ниже.

Общий стандарт выгоден, потому что покупатель не должен задумываться о совместимости. Достаточно того, что в принципе есть поддержка беспроводной зарядки. Так получается отвязаться от конкретных брендов. Это как USB в мире зарядок — единый стандарт.

Зарядка QI

Qi все делают по определенному стандарту, который включает в себя рекомендации по многочисленным аспектам процесса зарядки, таким как зона зарядки, пределы температуры и обнаружение объектов. Последнее особенно важно, потому что если вы случайно оставите металлические предметы, такие как монеты, в зоне поля, они могут быстро нагреться. Стандарт помогает предотвратить это, делая аксессуар более безопасным. Зарядные устройства будут генерировать поле только при обнаружении Qi-совместимого гаджета.

Впрочем, некоторые производители предлагают свои стандарты беспроводной зарядки, чтобы выйти за границы ограничения Qi по мощности. OnePlus, например, предлагает беспроводную Warp Charge 50. Она полностью восстанавливает батарею OnePlus 9 Pro менее чем за 40 минут. AirVooc от Oppo еще больше ускоряет этот процесс, предлагая 65 Вт. Одна общая черта этих реализаций заключается в том, что они требуют использования специального беспроводного зарядного устройства. Впрочем, с обычными Qi-зарядками они тоже совместимы, но скорость будет более низкой.

Что делать, если не заряжаются беспроводные наушники.

Чем зарядка MagSafe отличается от остальных

Хотя решение Apple для быстрой беспроводной зарядки MagSafe может показаться проприетарным продуктом, на самом деле это не так. Зарядная шайба MagSafe просто содержит кольцо магнитов, окружающих обычную катушку стандарта Qi. Все, что оно делает, это упрощает совмещение катушек для более высокой скорости зарядки. В итоге мощность зарядки получается максимальной для стандарта — 15 Вт.

Но есть у Apple и действительно проприетарная зарядка. Она используется для Apple Watch. А AirPods могут заряжаться от обычной Qi, как и Samsung Galaxy Watch 4. То есть, как видим, размер корпуса и уменьшение размера катушки не является тем, что помешает пользоваться беспроводной зарядкой. Многие полагают, что в Apple Watch может использоваться программное ограничение на использование зарядок.

С точки зрения удобства беспроводные зарядные устройства почти всегда выходят на первое место. Однако часто бывает наоборот, когда вы смотрите на такие параметры, как скорость, эффективность и тепловыделение.

Почему телефон сильно греется. Вот причины.

Как быстрее всего зарядить телефон

Мы уже говорили, что стандарт Qi допускает максимум 15 Вт. Однако многие производители смартфонов перешли на 33 Вт, 65 Вт и даже 160 Вт для проводной зарядки. Это означает, что беспроводная зарядка гораздо хуже подходит для быстрого пополнения аккумулятора.

Что касается эффективности, то исследования показали, что беспроводная зарядка потребляет примерно на 50% больше энергии от розетки по сравнению с подключением телефона проводом. Вам просто придется брать с собой более мощный и громоздки блок питания. А если вам интересно, куда уходит энергия, то она просто теряется в виде тепла. И это еще одна серьезная проблема, с которой приходится сталкиваться производителям.

Чрезмерное тепло во время зарядки — это плохо, потому что оно может сократить срок службы аккумулятора телефона. Для этого крайне важно, чтобы смартфоны и беспроводные зарядные устройства имели встроенные механизмы защиты от перегрева. Многие производители, такие как Samsung и OnePlus, даже добавляют в свои зарядные устройства охлаждающий вентилятор. Однако он может быть довольно шумным, поэтому проводное решение в любом случае может быть предпочтительнее.

В общем, именно из-за этих недостатков беспроводная зарядка еще не нашла применение в других отраслях, таких как электромобили, где токи существенно выше. Когда найдет, мы обязательно расскажем об этом в нашем новостном Telegram-канале.

A еще у нас есть свой Яндекс Дзен. В нем публикуется много материалов, которых нет на сайте.

Зарядка гаджетов от телефона

Обратная беспроводная зарядка — относительно новая функция, предлагаемая в основном на топовых флагманских смартфонах, таких как Google Pixel и Samsung серии Galaxy S. Принцип электромагнитной индукции остается прежним, за исключением того, что вместо этого смартфон, который до этого сам заряжался от специальной станции, превращается в первичную катушку. Проще говоря, телефон использует энергию собственной батареи для создания магнитного поля. Затем на поверхность телефона можно поместить другие устройства, чтобы начать беспроводную зарядку привычным нам способом.

Обратная беспроводная зарядка позволяет заряжать дополнительные устройства, такие как наушники, часы и даже целые телефоны, на задней панели вашего смартфона.

Можно ли зарядить телефон от другого телефона

Имейте в виду, что те же недостатки, что мы обсуждали выше, есть и здесь. Обратная беспроводная зарядка довольно неэффективна, поэтому вы разряжаете значительную часть аккумулятора своего смартфона, чтобы зарядить часы или наушники. А значит, способ скорее подойдет на случай экстренного. Поэтому многие производители предлагают использовать эту функцию, когда смартфон подключен к сети. Это фактически устраняет необходимость носить с собой отдельную зарядку для небольших устройств.

Точно так же технически возможно зарядить другой смартфон с помощью обратной беспроводной зарядки, но низкая эффективность и вероятность перегрева делают его полезным только в крайних случаях. Еще одно предостережение, которое следует учитывать, заключается в том, что скорость обратной зарядки часто весьма ограничена — в некоторых случаях она всего 5 Вт.

Это все, что надо знать о беспроводной зарядке. Расскажите в Telegram-чате, что вы думаете о ней и готовы ли ей пользоваться?

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: 

• Какие телефоны можно заряжать беспроводной зарядкой
• Беспроводные зарядки: какие подойдут вашему смартфону?

Фото: компании-производители

Сейчас все чаще и чаще слышу про беспроводную зарядку. Четыре месяца назад, когда искал себе новую машину, видел Киа «Спортедж» со встроенной такой зарядкой. Еще подумал, вот на кого это рассчитано, на единиц? Казалось, что для этого надо иметь какую то крутую модель телефона или какое то дорогое оборудование. Но оказывается и мой телефон средней стоимости поддерживает эту технологию. Задумался, я же совсем не знаю принципов, как это работает. Мне казалось, что эта технология еще достаточно «далеко» от обывателя, а оно уже вот рядом и совсем доступно.

Давайте разберемся чуть подробнее …

Оказывается, принцип работы беспроводного зарядного устройства очень прост — достаточно поместить гаджет на специальную панель, чтобы он зарядился. В основе аксессуара лежит принцип работы индукционной катушки.

Беспроводные зубные щетки длительное время уже используют беспроводную зарядку. Технологию традиционно сопровождали проблемы низкой эффективности и медленной зарядки, но они были не критическим недостатком для зубной щетки или электрической бритвы, которые вы используете только в течение нескольких минут каждый день. Использование индуктивной зарядки является более безопасным, с той точки зрения, что нету провода, и он не замкнет, и вы случайно не дотронетесь мокрыми руками к участкам с плохой изоляцией.

Такой способ передачи энергии становится очень популярной в последнее время. В 2015 году всемирно популярный бренд начал продавать мебель, в которую будет встроен модуль беспроводной зарядки. Сегодня все флагманские модели смартфонов поддерживают Qi.

Ожидается, что в скором времени трансмиттеры или, другими словами, модули можно будет найти в аэропортах, ресторанах, кинотеатрах, фастфудах, торговых центрах, что позволит осуществлять зарядку телефонов и планшетов в любое время. На самом деле это облегчит жизнь юзерам мобильных гаджетов. Мы входим в новую эру, где совсем необязательно носить с собой повсюду проводные зарядные устройства для всех девайсов, которыми мы пользуемся.

Стандарт беспроводного питания называется Qi. В русской транскрипции слово произносится как «Ци». Такое имя стандарт носит в честь термина восточной философии и означает поток энергии. Он разработан Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии WPC. Эта организация объединяет мировых производителей электроники и ставит перед собой важную задачу — стандартизировать процесс зарядки гаджетов индукционным методом. В ближайшем будущем все девайсы можно будет заряжать без подключения к сети. Это невероятно удобно. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда разряжается смартфон. Приходится в срочном порядке искать выход. В скором времени модули беспроводной зарядки появятся во всех общественных местах, а также дома у каждого юзера.

В домашних условиях можно просто расположить модуль в удобном месте, и он никогда не потеряется, в отличие от проводной «зарядки». Достаточно просто поместить на него гаджет, немного подождать, пока пополнится ёмкость аккумулятора. Принцип работы беспроводной «зарядки» основан на свойствах индукционной катушки передавать электрический ток. В школьном курсе физики нас учили, что при подключении индукционной катушки к источнику питания в ней возникает магнитное поле перпендикулярно виткам катушки. Таким образом, если расположить две катушки в радиусе действия магнитного поля и при этом подключить одну из них к источнику питания, то во второй катушке появится напряжение. При этом важно учитывать тот факт, что две индукционные катушки ни в коем случае не должны соприкасаться между собой. Такой простой принцип положен в работу беспроводных зарядных устройств, поддерживающих технологию Qi.

Существует две разновидности стандарта Qi. Первая предполагает зарядку при низкой мощности — 5 ватт, а вторая — при высокой мощности — 120 ватт. Qi высокой мощности сейчас не выпускается производителями в силу объективных факторов. С помощью Qi на 120 ватт можно выполнить зарядку ноутбука. Qi на 5 ватт используют для пополнения ёмкости аккумулятора планшетных компьютеров и телефонов. Следует отметить, что для планшета и смартфона необходима различная сила тока. Беспроводное зарядное устройство для телефона создаёт силу тока в 1 ампер, а для планшетного компьютера — 2 ампера. При выборе аксессуара обязательно обращайте внимание на такие характеристики.

Современное беспроводное зарядное устройство состоит из двух компонентов. Один из них встроен непосредственно в гаджет, который поддерживает Qi и называется ресивером беспроводной зарядки. По сути, он является приёмником, который проводит электрический ток к аккумулятору. Второй компонент называют трансмиттером. Если подразумевается покупка беспроводной «зарядки», речь идёт именно о трансмиттере. Они бывают самых разных форм и размеров. В основном распространены круглые и прямоугольные передатчики.

Чтобы лучше понять, как работает беспроводная зарядка, следует учесть, что магнитное поле способно передавать не только электрический ток, но и данные о байтах и битах, что учли разработчики стандарта Qi. Взаимодействие между катушками будет возникать только в тот момент, когда гаджет со встроенным трансмиттером будет находиться поблизости от передатчика. Если аксессуар для зарядки гаджета будет функционировать в фоновом режиме, то посылаемый каждые 0,4 секунды передатчиком импульс не будет изменять напряжение в катушке, встроенной в трансмиттер. Можно сделать вывод, что современный аксессуар умеет распознавать, в каком режиме функционировать. Как только поблизости на расстоянии нескольких сантиметров окажется смартфон, напряжение в индукционной катушке резко снизится, и устройство перейдёт в режим активной работы. Как только аккумулятор смартфона будет заряжен, соответствующий сигнал переведёт зарядное устройство в фоновый режим. Можно сделать вывод, что современные беспроводные аксессуары для пополнения ёмкости батареи являются энергоэффективными.

Еще больше графиков и формул смотрите ВОТ ТУТ.

Некоторые пользователи ошибочно полагают, что функция беспроводной зарядки Qi может нанести вред здоровью. Дело в том, что магнитное излучение не является ионизирующим. По своему влиянию на организм оно похоже на сигнал мобильной связи, сигнал Wi-Fi, радиосигнал. При этом сигнал мобильной сети, который поступает с вышки, является более сильным и имеет непрерывный характер, в то время, как электромагнитное излучение пропадает сразу после зарядки батареи смартфона. Мощность беспроводных зарядных устройств составляет 5 ватт. Её недостаточно чтобы оказать воздействие на человеческий организм. О негативном воздействии можно говорить лишь в том случае, когда мощность таких девайсов будет равняться 120 ваттам. Но подобные модели не выпускаются в промышленных масштабах. Этим объясняется отсутствие беспроводных зарядных устройств для ноутбуков. Важно знать, что технология беспроводного заряда аккумулятора давно используется во многих моделях электробритв и электрических зубных щёток, что в очередной раз доказывает её безопасность.

Перспективы

Данная индуктивная зарядка может быть удобна, но малый радиус действия является проблемой. Это разительно уменьшает удобство пользования данной технологией Изменится ли это? Может быть. Было проведено много исследований потенциала беспроводной зарядки и в различных технологиях были успехи в радиусе действия. Лазеры, микроволновые печи и более мощные варианты индуктивной зарядки смогли достичь больших расстояниях передачи. Недостатки препятствуют распространенное это слишком мощное излучение выше сказанных технологий. Можете обжечься или еще чего хуже. Трудно сказать, кто возьмет пальму первенства на этом рынке. Первым кандидатом, является Apple, потому что компания запатентовала устройство, которое может якобы заряжать на расстоянии до одного метра. Беспроводной Консорциум питания также постоянно ищет лучшие варианты. А тут еще Intel, которая недавно объявила, что она работает над интегрированной технологией магнитных устройств, которые будут помещены в ноутбук и раздавать питание на близлежащие смартфоны и периферийные устройства.

[источники]
источники
http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/doc/70732/
http://protabletpc.ru/accessories/besprovodnoe-zaryadnoe-ustrojstvo.html
http://texhepl.ru/chto-takoe-besprovodnaja-zarjadka-i-kak-ona-rabotaet/

Еще несколько интересных технологий: вот например Прозрачный бетон, а вот Гигантские аудиокассеты из Японии и Прозрачный алюминий. А вы видели когда нибудь Лазерную бритву или Компьютер в аквариуме?