Мир без шнуров: обзор беспроводной зарядки
Qi (произносится как «chee») зарядка - это оптимизированная индуктивная зарядка, также известная как «беспроводная зарядка», позволяющая вам заряжать ваши устройства по беспроводной сети. Батареи совместимых устройств заряжаются, используя индукционный перенос, не требуя отдельных зарядных устройств, кабелей или адаптеров … Просто разместите совместимое устройство на верхней панели беспроводной клавиатуры и следите за зарядом устройства.
Рекомендуемый уровень
продвинутый
Что такое Qi Charging «text-align: justify»> Это оптимизированная индуктивная зарядка, также известная как «беспроводная зарядка». Это позволяет заряжать устройства по беспроводной сети. Батареи совместимых устройств заряжаются с помощью индукционного переноса, и во время путешествия не требуются отдельные зарядные устройства, кабели или адаптеры. Просто разместите совместимое устройство поверх беспроводной клавиатуры и позвольте вашему телефону заряжаться
В этой технической статье мы подробно рассмотрим, как работает это беспроводное зарядное устройство.
Глобальный стандарт беспроводной зарядки:
Qi - универсальный интерфейс для беспроводной зарядки. Это китайское слово «поток энергии воздуха» или «духовный поток энергии» и произносится как «чи». Этот стандарт был разработан Wireless Power Consortium для передачи индуктивной электроэнергии на расстояние до 4 см, т.е. 1, 6 дюйма.
Он был создан в декабре 2008 года WPC (Wireless Power Consumption). Спецификация Qi с низким энергопотреблением была опубликована WPC в 2009 году. В 2011 году WPC начала расширять спецификацию Qi до средней мощности.
Системный Обзор
Система Qi включает в себя:
- Базовая станция
- Мобильные устройства
- Преобразование энергии
- связь
Давайте посмотрим, как работают эти устройства для зарядки аккумулятора.
Базовая станция:
Он содержит один или несколько передатчиков мощности, которые состоят из передающей катушки, которая генерирует колебательное магнитное поле. Базовые станции обычно представляют собой плоские поверхности, т.е. поверхность интерфейса, на которой можно разместить несколько устройств.
Мобильные устройства:
Это устройства, которые потребляют индуктивную мощность. Они могут быть как смартфонами, так и планшетами и содержать катушку приемника, которая содержит приемник питания. Этот ресивер обеспечивает питание аккумулятора. Коммуникационные и управляющие устройства также присутствуют в приемниках мощности.
Преобразование мощности:
Передатчик в базовой станции имеет блок преобразования мощности, который преобразует электроэнергию в сигнал беспроводной мощности. Принимая во внимание, что приемник в мобильных устройствах содержит блок захвата мощности, который преобразует сигнал беспроводной мощности обратно в электрическую энергию.
Связь:
Блок связи и управления присутствует в приемниках мощности, и за этим сообщением всегда следует методика, называемая модуляцией.
- Приемник в мобильном устройстве модулирует нагрузку путем коммутации модуляционного резистора (R m) или модуляционного конденсатора (C m).
- Передатчик в базовой станции демодулирует отраженную нагрузку, измеряя первичный ток катушки (I P) или напряжение первичной обмотки (V P).
Рисунок 1. Зарядка беспроводной системы беспроводной связи Qi
Как это работает?
Как известно, электромагнитное поле используется для передачи энергии между двумя объектами. Вероятно, вы помните магнитную индукционную технологию из своего класса физики. Этот же метод используется индуктивной зарядкой.
Как мы уже говорили выше, есть две катушки: одна в передатчике, а другая в приемнике. Магнитное поле генерируется с переменным током в катушке передатчика, и это магнитное поле индуцирует напряжение в приемной катушке. В реальном сценарии приемник в мобильном устройстве получает питание от электромагнитного поля и преобразует его в электрический ток для зарядки аккумулятора.
Производители мобильных устройств, которые работают с этим стандартом, включают в себя: Asus, HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, BlackBerry и Sony. Все устройства с логотипом Qi совместимы с беспроводными зарядными устройствами.
Методы выравнивания катушек:
Для передачи мощности существуют два способа выравнивания передающей и принимающей катушки:
Управляемое позиционирование:
Поскольку катушка передатчика находится в базовой станции, а катушка приемника находится в мобильном устройстве, мобильное устройство должно быть размещено в определенном положении на поверхности базовой станции.
Свободное позиционирование:
В этом способе мобильное устройство не требуется размещать в определенном месте на поверхности базовой станции. Нет необходимости в прямом совмещении с катушкой. Таким образом, многочисленные катушки для передачи могут использоваться в месте приема катушек, для создания магнитного поля и индуктивной зарядки батарей.
Беспроводные режимы зарядки:
Все приемники Qi могут заряжаться в двух режимах:
- Индуктивный режим
- Резонансный режим
Режим работы определяется передатчиком. Давайте обсудим, как обрабатываются эти режимы.
Индуктивный режим:
Для индуктивной зарядки учитываются плотно связанные 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 плотно связанные системы помогают достичь высокой энергоэффективности.
Когда катушки имеют одинаковый размер, а расстояние между ними меньше их диаметров, они, как говорят, плотно связаны (см. Рисунок выше). Здесь расстояние между катушками z меньше диаметра катушки D.
Рисунок 2. В индуктивном режиме
Резонансный режим:
Когда система имеет слабосвязанные катушки, зарядка производится в резонансном режиме. Когда расстояние между передатчиком и катушками приемника больше диаметра их катушки, магнитная связь между катушками будет уменьшаться.
Обращаясь к чертежу, расстояние между катушками z больше диаметра катушки и, таким образом, ослабляет магнитное поле между ними. Следовательно, системы, имеющие низкую связь, должны управлять на резонансной частоте приемника и иметь меньшую эффективность передачи мощности.
Рисунок 3. Резонансный режим
Каков наилучший выбор из индуктивного и резонансного режима?
Плотно соединенные системы лучше всего подходят из-за их передачи большой мощности и низкого потребления тепла. Это преимущество для чувствительных к нагреванию устройств, таких как смартфоны. Недостатком является то, что плотно соединенные катушки чувствительны к несоосности.
Низкосвязанные системы имеют маломощную эффективность передачи. Такие типы систем наилучшим образом подходят для приложений, которые имеют плотную электромагнитную индукцию или электродвижущую силу.
Лучший выбор зависит от ваших потребностей.
Ци зарядная мощность:
Беспроводная зарядка Qi с малой мощностью способна доставлять до 5 Вт мощности на выходе приемника, тогда как зарядка Qi со средней мощностью может достигать 120 Вт. Кроме того, связь между передатчиком и приемником должна быть включена во время процесса зарядки; процесс зарядки не запускается без 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 неионизирующие излучения.
Преимущества и недостатки
Беспроводная зарядка имеет различные плюсы и минусы:
Преимущества:
- Беспроводная технология имеет самое большое преимущество в обеспечении совместимости со всеми сотовыми телефонами и зарядными устройствами от разных производителей.
- Неизлучательная энергия передается и поэтому не вредна для человека.
- Не нужно постоянно подключать и отключать устройство для зарядки.
- Он имеет защищенные соединения без коррозии.
Недостатки:
- Низкосоединенные системы имеют меньшую эффективность, чем отработанное тепло.
- Зарядка медленная по сравнению с традиционной зарядкой.
- Комплексная и возросшая стоимость производства.