Беспроводное зарядное устройство на телефон. Основы работы беспроводной зарядки

Беспроводная зарядка - это далеко не новая технология. У нас есть зубные щетки, которые заряжаются с помощью беспроводной зарядки и много других вещей, зарядка которых таким способом не вызывает удивления.

Теперь, когда ограничения по размеру, стоимости и эффективности снизились до критического уровня, установка беспроводной зарядки в смартфон или умные часы имеет всё больший смысл.

Люди часто задаются вопросами про беспроводную зарядку и как она устроена, поэтому давайте поговорим об основных принципах: что это такое, как это работает и почему стоит иметь беспроводную зарядку в вашем следующем смартфоне. Поехали!

Что такое беспроводная зарядка?

Беспроводная зарядка в смартфонах - это не волшебство, ведь для ее работы вам все еще нужен провод. Но разница здесь в том, что провод подключен к зарядной базе вместо вашего смартфона, поэтому вы можете просто положить его на зарядное устройство, и все будет работать само собой без подключения проводов непосредственно к смартфону или часам.

Зарядная база беспроводной зарядки может быть практически любой формы или размера. Хорошим примером может служить беспроводная зарядка на рабочем столе. Когда вы не используете свой телефон, вы кладете его на контактную площадку беспроводной зарядки. Когда он вам нужен — заберите его, и он уже заряжен.

На данный момент беспроводная зарядка не такая скоростная, как быстрая зарядка по проводу (читайте наш большой пост про быстрые зарядки), но она очень проста в использовании. В этом смысле она вне конкуренции.

Как работает беспроводная зарядка?

Давайте попробуем объяснить эту магию, чтобы все могли понять. Хотя есть много интересных технических вопросов для обсуждения, и они должны быть на специализированных форумах, мы постараемся объяснить просто и доходчиво.

Беспроводная зарядка использует два резонансных индуктивных соединения для передачи сигналов малой мощности между двумя устройствами. Они специально разработаны для передачи электроэнергии, не касаясь друг друга, как это делает обычное проводное соединение.

Базовая станция беспроводной зарядки имеет катушку передатчика, а на вашем телефоне есть катушка приемника (выше на фото). Контактная площадка регулярно посылает сигнал, и когда катушка приемника оказывается на достаточно близком расстоянии, в сигнале возникает резонанс. Сигнал затем модулируется и начинается индуктивная зарядка.

Индуктивная зарядка (Qi) использует эти две специально разработанные электромагнитные катушки для создания магнитного поля между двумя устройствами. Существует сложный процесс, который позволяет магнитному полю вырабатывать электричество через разность потенциалов и колебаний.

Катушка на вашем Android смартфоне также подключена к цепи зарядки аккумулятора, и ваша батарея заряжается с помощью энергии, вызванной магнитным полем.

При работе индуктивной зарядки (Qi) создается избыточное тепло, вот почему беспроводная зарядка - это не самый эффективный способ передачи питания от розетки к вашей батарее.

Это также объясняется тем, что для зарядки телефона требуется больше времени, чем при подключении к розетке. В то время новые методы и материалы используют более высокие частоты и более тонкие катушки, чем предыдущие версии, беспроводная зарядка по-прежнему менее эффективна и дороже, чем стандартная зарядка по проводу. Это разница сохранится и в обозримом будущем.

Подведем итоги:

Ваш смартфон с поддержкой Qi и зарядное устройство имеют специальные электрические катушки.
Когда две катушки приближаются, они используют электромагнетизм, чтобы посылать небольшое количество энергии через расстояние между ними.
Эта мощность проходит через цепь зарядки в вашем телефоне и заряжает аккумулятор.
Это стоит дороже и занимает больше времени, чем если бы вы подключили свой телефон к розетке, потому что это менее эффективно.

Где есть беспроводная зарядка?

Такие компании как AT&T и Starbucks предоставляют базовые станции беспроводной зарядки в общественных местах. При наличии беспроводной зарядки в вашем смартфоне это становится очень удобно.

Также встроенные беспроводные зарядные базы есть во многих популярных автомобилях. Правда, в последнее время этот тренд пошел на спад. Но все может резко измениться, если будущий получить поддержку беспроводной зарядки.

Еще широко известна мебель от IKEA с поддержкой беспроводной зарядки.

Почему мне нужна беспроводная зарядка в следующем смартфоне?

Важно понимать, что любое беспроводное зарядное устройство Qi будет работать с любым устройством, которое сертифицировано Qi. Это означает, что зарядное устройство, которое вы покупаете, будь то китайский блок за 100 рублей с Али или бренд, такой как Samsung или Zens, будет работать с устройством, которое у вас есть сейчас, и с любыми устройствами, которые вы покупаете в будущем.

Пока вы не купите зарядные устройства Qi и не поместите их в места, где вы, вероятно, будете класть свой телефон, вы действительно не поймете, насколько это удобно.

У меня есть зарядное устройство Qi на моем рабочем столе, на столе рядом с моим креслом в гостиной, в моей машине и на моей тумбочке. У моего Nexus 6 почти никогда не было менее 50% заряда. Не потому, что время автономной работы на Nexus 6 было отличным, или потому, что зарядные устройства Qi работают «лучше», а потому, что когда он не был в моей руке, он заряжался.

Конечно, зарядные базы нужно покупать, но они довольно дешевые. Примерно, такая же цена, как за хороший блок питания и USB-кабель. Поскольку все больше и больше устройств продвигаются к стандарту Qi, все больше устройств смогут использовать такие зарядные устройства.

В 2017 году только Samsung из А-брендов не стесняется использовать беспроводную зарядку в своих флагманах.

Беспроводная зарядка не заставляет ваш смартфон работать по-другому, но она может радикально изменить уровень комфорта при использовании. Осталось дождаться того момента, когда все основные игроки рынка смартфонов наконец-то начнут устанавливать поддержку беспроводной зарядки Qi.

Беспроводная зарядка для телефона своими руками

С развитием современных технологий привычные проводные зарядные устройства теряют свою актуальность. Они имеют свои недостатки, которые делают их непрактичными. Пользователи часто сталкиваются с проблемами при их использовании, например, гнездо смартфона или другого девайса может выйти из строя или перетереться провод. Сегодня всё большее предпочтение отдается беспроводным зарядкам. Они применяются для подпитки аккумулятора различных электронных гаджетов. Цена на эти изделия разнится в зависимости от сложности схемы и производителя, выпускающего конкретную модель.

Принцип работы беспроводной зарядки

Представленное устройство нельзя назвать полностью беспроводным, так как оно в любом случае подсоединяется к электрической сети. Девайс, требующий подпитки аккумулятора, размещается сверху зарядки. Принцип её работы заключается в электромагнитной индукции. В аккумуляторную батарею поступает напряжение благодаря электромагнитному полю, возникающему в зарядном устройстве при протекании электрического тока по специальной индукционной катушке.

Недавно на рынке появились беспроводные зарядки для телефона

Компании производители современной электроники для таких моделей официально приняли единый стандарт беспроводного питания электронных устройств – Qi. Этим стандартом установлена мощность движения электрически заряженных частиц, подаваемая в катушку. Она составляет 5 Ватт.

Силовое поле может действовать на дистанции четырёх сантиметров. Оно возникает в том случае, когда передается сигнал о появлении одного из совместимых устройств. Эти сигналы оповещения смартфон может подавать с помощью функции ближней бесконтактной связи (Near Field Communication). Далее, энергия передается на аккумуляторную батарею благодаря току, возникающему под действием напряжения в обмотке, встроенной в заряжаемый девайс.

Из чего состоит стандартное зарядное устройство

Для самостоятельного создания бесконтактной зарядки следует учитывать перечень элементов, входящих в её состав. Так, генератор размещается на специальной плате. К нему подсоединен передающий контур, где возникает напряжение высокой частоты, воздействующее на приёмный контур заряжаемого устройства. При этом наведенное переменное напряжение выпрямляется, а затем сглаживается с помощью конденсатора. Узел стабилизации доводит его до значения, равного 5 Вольтам.

Как сделать беспроводное зарядное устройство для телефона своими руками

Фирменные устройства, предлагаемые в магазинах, имеют различную стоимость, которая не всегда доступна для обывателя. Иногда подходящим решением становится создание такого прибора своими руками.

Ну, уже из названия устройства становится понятно, что для передачи энергии гаджету не требуется подключения проводов

Из названия гаджета становится ясно, что для подачи электроэнергии к батарее смартфона не потребуется использование проводов. Этапы процесса подачи питания:

Зарядка оснащается встроенной индукционной катушкой. Она продуцирует и передает энергию на катушку-приемник, имеющуюся в смартфоне. Обычно этот элемент находится над задней крышкой или аккумулятором.
При приближении телефона к передатчику возникают высокочастотные электромагнитные колебания.
Конденсатор и выпрямитель на основе маломощного полупроводникового диода обеспечивают аккумуляторную батарею энергией.

Для создания дистанционной зарядки от вас не потребуется наличие глубоких познаний в электронике. Подробные инструкции и схемы устройства имеются в общем доступе. Вашему вниманию предлагается одна из них.

Материалы и инструменты

Перечень элементов, которые понадобятся для создания зарядного устройства:

основа (плата) небольшого размера (на неё будут крепиться остальные составляющие);
катушка индуктивности, обладающая высоким сопротивлением переменному току должна иметь от 5 до 10 витков (диаметр провода равняется 1 миллиметру);
плёночный конденсатор, обладающий ёмкостью от 0,33 до 1 микрофарады;
два выпрямителя типа UF;
паяльник;
несколько полевых высоковольтных транзисторов, усиливающих напряжение до 10 Вольт;
два преобразователя тока с номинальной мощностью рассеивания до 1 Ватт;
припой (материал, применяемый при пайке и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые элементы).

Сначала посмотрим, какие материалы нам понадобятся, чтобы соорудить самодельную беспроводную зарядку для смартфона своими руками

Приступаем к процессу

Новичку рекомендуется не создавать сразу устройство для современной модели смартфона, а потренироваться на старом девайсе. Например, можно собрать зарядку для завалявшегося кнопочного телефона Nokia. Сам алгоритм действий делится на несколько этапов. В первую очередь следует создание передатчика, который станет самостоятельным элементом, а потом нужно перейти на разработку приемника, устанавливаемого в смартфон.

Схема беспроводного зарядного устройства довольно проста. Она содержит две катушки, представляющие собой приемник и передатчик, а также резистор и транзистор. Если Вы смогли подготовить все необходимые элементы, описанные выше, то сборка несложной бесконтактной зарядки займет не более 60 минут.

Делаем катушку.

На кусок пластика размером до 10 см (или другой удобный материал) нужно намотать контур. Это делается таким способом:

длинный провод складывается вдвое;
на кусок пластика наматывается пять витков;
каждый виток следует закрепить по окружности при помощи клейкой ленты или клея;
край провода, который является сгибом, нужно отрезать, чтобы получилось два кончика;
все получившиеся концы провода (4 штуки) зачищаются;
конец первой обмотки подключается к началу второй или, наоборот, начало второй обмотки подключается к концу первой (в этом деле на помощь приходит кабельный тестер).

Схема беспроводной зарядки очень проста, состоит из двух катушек (передатчик и приемник), а также транзистора и резистора

Для работы мультиметром его следует переключить на режим проверки диода. Подносить его нужно к каждому концу намотки. При этом в одном случае устройство может реагировать, а в другом нет. Эти концы провода должны быть расположены с разных сторон. Их следует скрутить между собой и запаять. Оставшиеся два конца будут идти к транзисторам.

Работа с паяльником.

Для дальнейших действий вам понадобится такой материал, как припой, а также сам паяльник и плата, служащая основанием. Этапы работы:

припаиваются два транзистора и диоды;
резисторы припаиваются одним концом к плате, а другим к диодам;
две обмотки контура нужно залудить, а затем подсоединить к устройству.

Собираем приемник:

этот элемент имеет плоский вид. Катушка должна состоять из 25 витков проволоки толщиной от 0,3 до 0,4 мм. Каждый виток наматывается на пластмассовую основу и закрепляется клеем;
готовый контур следует аккуратно отделить ножом от основы, которая служила для намотки;
перед намоткой при подключении устанавливается высокочастотный кремниевый диод;
катушка прикрепляется сверху к аккумулятору. При этом конденсатор используют для сглаживания пульсаций напряжения;
приемник подключается к разъему зарядки или напрямую к аккумуляторной батарее. Но во втором случае измеритель заряда не будет работать. Этот вариант подойдет для тех девайсов, которые имеют неисправности с гнездом для зарядки;
в завершение нужно закрыть заднюю крышку телефона и испытать корректность работы полученного устройства.

Если изготовление передатчика занимает считанные минуты, то с приемником придется попотеть

Наиболее популярные модели беспроводных зарядок

Не каждый имеет возможность самостоятельно создать зарядное устройство. На сегодняшний день это не является проблемой, так как в продаже имеется множество модификаций подобных аксессуаров, выпускаемых под разными брендами.

Обзор характеристик наиболее популярных моделей беспроводных зарядок:

Есть несколько технологий передачи электричества по воздуху, в том числе с помощью лазера, звуковой волны и прочих интересных способов. Но коммерческой из них пока можно назвать лишь одну - использование электромагнитной индукции, посредством которой передавать энергию пытались еще Фарадей и Тесла. Самый распространенный на сегодня стандарт индуктивной зарядки уже лет семь разрабатывается организацией Wireless Power Consortium. Стандарт этот называется китайским словом Qi - произносится как «chee» по-английски или как «ци» в русской традиции перевода. Его официально поддерживают практически все производители мобильников, начиная с телефонов Samsung, Sony, Lumia, заканчивая маленькими компаниями, чьи названия никому ни о чем не говорят. Зарядными станциями, соответствующими этому стандарту, в течение года обещают оборудовать некоторые американские аэропорты, британские «Макдоналдсы» и «Старбаксы», и это, как становится понятно, только начало списка . К нему же можно отнести новую икеевскую мебель и лампы со встроенными зарядными панелями - их начнут продавать в Европе в этом месяце. Даже Apple, которая, как всегда, стоит немного в стороне и официально Qi не поддерживает, в своих часах, похоже, все-таки придерживается принципов WPC.

Как это работает

Беспроводная зарядка по технологии WPC предполагает наличие в телефоне и зарядном устройстве индукционных катушек: одна выступает в роли приемника, другая - в роли передатчика электричества. Когда зарядку подключают к электросети, в ней возникает напряжение, а вокруг ее катушки-передатчика - магнитное поле. Когда в это поле попадает телефон, электромагнитные волны в его катушке-приемнике преобразуются в электричество - батарея телефона начинает заряжается. Стандарт Qi подразумевает, что для полноценной передачи энергии расстояние между устройствами не должно превышать 3–5 сантиметров. То есть они должны практически касаться друг друга. Поэтому большинство нынешних индукционных зарядок представляют собой небольшие панели, на которые необходимо класть телефон. При этом их КПД составляет около 75–80% - чуть меньше, чем у проводных зарядок.

В чем плюсы и минусы

Если говорить о рядовом пользователе, у индуктивной зарядки есть только одно существенное преимущество. Она освобождает от необходимости подсоединять кабель к телефону (плееру, камере, часам и прочим небольшим устройствам). И хотя ее называют беспроводной, собственно от провода она не освобождает, поскольку он нужен для подключения зарядной панели к розетке. У этих панелей есть и другие недостатки: они немного дороже и в среднем заряжают в полтора-два раза медленнее.

Опасна ли беспроводная зарядка

Это, наверное, самый популярный вопрос, который задают Wireless Power Consortium, и производители мобильных, разумеется, отвечают, что это безопасно. В этом же пытаются всех убедить производители электробритв и зубных электрощеток - для их подзарядки тот же индукционный принцип уже применятся давно. Но стоит иметь в виду, что электромагнитные волны, благодаря которым передают энергию беспроводные панели, относятся к спектру так называемого неионизирующего (и оттого безопасного в отличие, скажем, от рентгеновского) излучения. Электромагнитные волны того же спектра служат для передачи сигнала радиостанций, сотовых вышек, вайфай-роутеров. Например, сигнал мобильного телефона передается постоянно и на куда большие расстояния, но для работы его приемника достаточно небольшой мощности (в пределах 1–2 ватт). Максимальная мощность беспроводных панелей стандарта Qi существенно выше - 5 ватт. Но они (пока) работают на крайне малых расстояниях, к тому же автоматически отключаются (а значит - прекращают излучать волны), если устройство зарядилось.

В любом случае убедительных доказательств того, что беспроводная зарядка стандарта Qi (как и сигнал сотовой связи) может угрожать здоровью, никто еще не представил. Впрочем, Wireless Power Consortium работает и над более мощными беспроводными чарджерами (до 120 ватт), способными заряжать ноутбуки. Но с этими устройствами пока осторожничают, и никто их, кажется, не выпускает.

Какие устройства поддерживают беспроводную зарядку Qi

Узнать об этом можно в поиске на сайте WPC . При этом стоит помнить, что для осуществления беспроводной зарядки вам потребуется две вещи: приемник и передатчик энергии. Одни телефоны (и носимые устройства) уже имеют встроенные зарядные модули, они же приемники; к ним остается только подобрать беспроводную панель, она же передатчик. Другие телефоны - все айфоны, к примеру, - эту технологию пока не поддерживают. К ним, помимо панели, придется купить еще и специальный чехол или насадку с зарядным модулем, который подключается к смартфону через привычный разъем для зарядки.

Примеры беспроводных зарядок

Samsung Wireless Charging Pad

PowerBot

Бестселлер и, судя по отзывам, лучшая беспроводная панель на «Амазоне». Совместим с приемниками стандарта Qi. К нему прилагается micro-USB-провод (значит, его можно подключить к ноутбуку или портативному аккумулятору). Довольно надежная и недорогая модель.

Самое, наверно, захватывающее обещание последних лет - передатчик размером с хлебницу, который позволяет заряжать телефоны, умные часы и браслеты, пульты или геймпады на расстоянии до 10 метров. Это уже в большей степени беспроводная технология, освобождающая от возни с зарядным устройством. Не важно, лежит ли телефон на столе или в кармане: как только он разрядится и окажется в радиусе действия передатчика, тот начнет его заряжать. Впрочем, заряжаемое устройство должно быть снабжено специальным приемником Cota. Начать поставки этих приемников производителям устройств разработчики обещают в конце года.

iQi Wireless Charging Receiver

Напоследок пример того, как обстоят дела с беспроводной зарядкой телефонов Apple. Поскольку айфоны технологию пока не поддерживают, на помощь приходят костыли в виде чехлов, насадок и прочих аксессуаров. Например, чехлы Duracell за 120 долларов, которые сама Apple рекомендует в своем магазине . Но самое удивительное приспособление того же назначения - карта-приемник iQi, которую подключают через разъем Lightning и прячут под обычным чехлом телефона. Проект, успешно собравший средства на краудфандинговой платформе Indiegogo , сейчас можно найти на «Амазоне» (хотя все же лучше, наверное, попробовать дождаться седьмого или восьмого айфона: у того или другого, по слухам, будет свой встроенный приемник для беспроводной зарядки).

В наши дни человек без смартфона - человек, оторванный от жизни. Трудно представить, что несколько лет назад мобильник использовался только для связи. Сейчас этот маленький помощник даёт нам как доступ к интернету и множеству приложений, так и будит нас по утрам. Список благ, предоставляемых смартфоном, можно продолжать бесконечно. Неудивительно, что для современных телефонов изобрели большое количество гаджетов. Один из них - беспроводное зарядное устройство, о котором мы и хотели бы подробнее поговорить.

Как определить, поддерживает ли телефон беспроводную зарядку?

Из названия понятно, что это гаджет, позволяющий заряжать смартфон без использования проводов. Представляет собой небольшую подставку, подключённую к сети. Внутри располагается индукционная катушка, которая создаёт вокруг себя небольшое магнитное поле. Если в радиусе этого поля будет находиться смартфон, то он будет получать электричество в прямом смысле слова по воздуху. Но есть один нюанс - в смартфоне должна быть также встроена индукционная катушка. Она будет служить своего рода приёмником энергии от зарядного устройства.

Целью создания этого устройства было избавление современных смартфонов от разъёмов зарядника, а также позволить всем устройствам в доме заряжаться от одной платформы . Задумка удалась, но почему тогда мы не видим этой технологии в каждом доме и сами ею не пользуемся? Ответ прост - несмотря на все плюсы, это чудо-устройство имеет и минусы.

Плюсы и минусы беспроводного зарядного устройства

Плюсов у беспроводной зарядки достаточно, но все они имеют свой краеугольный камень.

Отсутствие проводов

Без сомнений, это большой плюс. Провода всегда были слабым местом в зарядках. При частых перегибах провод легко повреждался и путался. Частая подзарядка расшатывала USB-порт в телефоне, и рано или поздно требовался ремонт. Но есть и обратная сторона медали. Отказ от проводов снизил КПД (коэффициент полезного действия) с 90% до 60–75%. Проще говоря, при использовании беспроводной зарядки ваш смартфон будет заряжаться дольше примерно в 2–3 раза.

Дальность использования

Казалось бы, нет проводов - нет ограничений, а заряжать телефон можно просто находясь в квартире. Но нет - радиус использования беспроводного зарядного устройства очень скромный (3–5 см) и телефон придётся класть на подставку. Ещё одним весомым недостатком будет невозможность использования смартфона во время зарядки .

Цена

Стоимость зарядного устройства достаточно вариативна, но она всегда будет дороже привычной нам зарядки.

Стандарты

Хотелось бы рассказать о стандартах, благодаря которым использование технологии передачи электричества по воздуху стало возможным.

Qi («Ци», в честь термина восточной философии) разработан WPC (Wireless Power Consortium - Консорциум беспроводной электромагнитной энергии). Он является самым распространённым и поддерживается такими гигантами мобильной индустрии, как Asus, Motorola, HTC, Huawei, LG, Nokia, Samsung, Blackberry, Sony и другими. Ознакомиться подробней со стандартом и списком поддерживаемых устройств можно на их официальном сайте.

Стандарт PMA также использует принцип электромагнитной индукции, но не может похвастаться столь большим списком производителей, поддерживающих их технологию, как у Qi. Разработан он компанией Powermat, которая в данный момент пытается бороться с нездоровой конкуренцией со стороны Qi.

Этот стандарт использует технологию Rezence, которая кардинально отличается от PMA и Qi. Странно то, что самый непопулярный стандарт имеет множество плюсов, в сравнении со своими конкурентами. К плюсам относится:

возможность зарядки через помехи (если положить книгу между смартфоном и зарядником, ничего не изменится);
одна платформа может обеспечить энергией несколько устройств;
работа в непосредственной близости с металлическими предметами и т. д.

Ознакомиться с полным списком смартфонов, которые могут использовать беспроводную зарядку прямо из коробки, можно на официальном сайте https://www.wirelesspowerconsortium.com. Хотелось бы отметить, что большая часть фирм-производителей позаботились о том, чтобы их продукт поддерживал использование этой технологии.

Как быть, если вашего смартфона нет в списках поддерживаемых устройств, а пользоваться беспроводной зарядкой вам необходимо? Если у вас встал такой вопрос, то, вероятнее всего, вы счастливый пользователь продукции Apple. Пока в iPhone не предусмотрена возможность приёма электромагнитных сигналов. Однако есть альтернатива - приобретение вспомогательного аксессуара, который будет это делать за ваш телефон . Помещается он под стандартный чехол и не причиняет никакого дискомфорта.

Вредна ли беспроводная зарядка для здоровья

Как и любая новая технология, беспроводное зарядное устройство вызывает множество вопросов. Один из самых острых - наносит ли оно вред здоровью. Сразу развеем этот надуманный миф. Оно нанесёт вам не больше вреда, чем электронная бритва, работающая по той же технологии. Это же утверждают и сами разработчики стандарта WPC.

Мобильная техника плотно вошла в нашу повседневную жизнь, и появление беспроводных зарядных устройств вполне закономерно. Ведь электронные потребительские приборы (такие как смартфоны, например) должны в идеале работать длительно и безотказно, при этом не очень удобно каждый раз втыкать вилку в розетку, а штекер — в гаджет, когда нужно его подзарядить.

Комплект беспроводных интерфейсов (Wi-Fi, Bluetooth и т.д.) давно стал привычным атрибутом многих портативных устройств, так почему бы не включить в этот набор интерфейс для беспроводной зарядки? И современные технологии позволили это реализовать.

Конечно, при беспроводной подзарядке заряжаемое мобильное устройство должно находиться на расстоянии не менее 4 см от зарядника, но согласитесь, это удобнее, чем провод, тянущийся от вилки. Иногда во время подзарядки возникает необходимость принять звонок, отойти от зарядника, затем вернуть смартфон на место вблизи передатчика зарядного устройства. Это проще, чем каждый раз перетыкать штекер.

А в некоторых сферах, например в медицине, технология беспроводной зарядки аккумуляторов просто необходима (приборы экстренной помощи, светильники на аккумуляторах и т.д.). Не даром за последние годы такие ведущие производители электроники как Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments и многие другие, - активно взялись разрабатывать оборудование и микросхемы для беспроводных зарядных устройств.

Принципиально технология беспроводной зарядки основана на передаче электроэнергии электромагнитной индукцией. В ближней зоне индукции реактивное взаимодействие передатчика и приемника наибольшее. Так, для частоты в 10 МГц ближняя зона простирается на 4,7 метра.

Благодаря явлению электромагнитной индукции, в замкнутом контуре приемника возбуждается индукционный ток, при этом источником переменного магнитного потока (индуктором) служит контур передатчика.

Система включает в себя пару — катушку приемника и катушку передатчика, которые индуктивно связаны между собой. Переменный ток первичной катушки (передатчика) образует магнитное поле, которое пронизывает витки вторичной катушки (приемника), и индуцирует на ней ЭДС.

Напряжение с приемной катушки и используется для зарядки аккумулятора мобильного устройства. И чем ближе приемник к передатчику, тем больше энергии приемник получает. На больших расстояниях индуктивная связь мизерна, и система становится неэффективной. Коэффициент связи катушек k имеет большое значение.

Взаимная индуктивность контуров, соответствие резонансных частот, добротность катушек приемника и передатчика — все это влияет на качество беспроводной передачи электроэнергии от передатчика к заряжаемому устройству. На резонансной частоте, при высокой добротности обоих контуров, при высоком коэффициенте связи катушек КПД системы получается наибольшим. Это очевидно из теории антенн.

Ассоциация потребителей электроники классифицирует технологии беспроводных зарядных устройств по величине коэффициента связи контуров. При значении коэффициента связи до 0,1 система называется слабосвязанной, а если коэффициент приближается к 1, то это сильносвязанная система. Сильносвязанные системы называются магнитно-индуктивными, а слабосвязанные — магнитно-резонансными. Эти два типа систем кардинально отличаются между собой.

Магнитно-резонансная технология менее критична ко взаимному расположению катушек, и с одним передатчиком может работать сразу несколько приемников, то есть одно зарядное устройство может заряжать одновременно несколько девайсов. Но здесь критично расстояние.

Для достижения лучшей эффективности выбирается резонансная частота наилучшим образом взаимодействующая с сопротивлением нагрузки. Эффективная же добротность магнитно-индуктивных систем значительно ниже. При точном согласовании в магнитно-резонансной технологии передача энергии происходит с наивысшем КПД. Важно, что в процессе работы системы любого типа необходимо точно контролировать текущие параметры, чтобы эффективность передачи энергии не снижалась.

Согласно спецификациям WPC 1.1 частота резонанса должна быть из диапазона от 100 до 205 кГц, а в спецификациях PMA - от 277 до 357 кГц, при добротности от 30 до 50. По спецификациям A4WP частота фиксирована, и согласование импедансов приемника и передатчиков должно быть строгим. Для магнитно-резонансных систем добротность может достигать 100.

Что касается КПД, то даже 97 процентный КПД проводных зарядников еще не достигнут. Тем не менее преимущество магнитно-резонансных систем зарядки налицо: катушка передатчика может быть размером в 12 раз больше катушки приемника, при этом приемников можно разместить несколько, и заряжать одновременно, скажем, три смартфона.

Андрей Повный