Как работает беспроводное зарядное устройство для телефона

Как работает беспроводная зарядка для телефона

Современные телефоны разряжаются довольно быстро, особенно если использовать их для просмотра фильмов и прохождения уровней в играх. Заряжать устройство посредством обычного кабеля не всегда удобно. Иногда длины шнура не хватает из-за нестандартного расположения розетки, а что происходит чаще всего – блок питания или разъём попросту выходит из строя. Производители смартфонов идут в ногу со временем, поэтому в магазинах можно встретить так называемые беспроводные зарядки. В основном они представляют собой платформу, на которую кладётся сам аппарат, после чего он начинает заряжаться без подключения с помощью провода. Давайте подробно рассмотрим, как работает беспроводная зарядка для телефона, а также разберёмся с принципом её использования.

Что такое беспроводная зарядка

По названию можно догадаться, что беспроводная зарядка позволяет заряжать различные устройства без использования проводов. Это может быть не только телефон, но и камера, фотоаппарат, планшет, умные часы, наушники и прочая техника. Естественно, для того чтобы это работало, заряжаемое устройство должно поддерживать беспроводную зарядку. Если такой поддержки нет, то в некоторых случаях ее можно реализовать при помощи специального чехла.

Подобный способ зарядки значительно экономит время и позволяет отказаться от использования кабелей и разъемов. Пользователю достаточно положить свой телефон на специальную платформу, и аккумулятор в автоматическом режиме начнёт наполняться. А чтобы прервать процесс зарядки нужно просто взять устройство в руки, отнеся его от источника энергии на 5-10 см.

Стандарт беспроводной зарядки Qi

Многие думают, что беспроводная зарядка появилась совсем недавно, однако это ошибочное мнение. Компания Wireless Power Consortium еще в 2008 году представила технологию беспроводной зарядки, работающую по стандарту WPC. Такое название не закрепилось в памяти людей, поэтому в различной литературе и описаниях чаще всего можно встретить обозначение Qi.

В стандарте WPC прописано, что беспроводная зарядка работает благодаря двум катушкам, взаимодействующим между собой. Одна из них расположена в платформе, а другая – в телефоне пользователя. Поэтому и получается, что магнитное поле охватывает две катушки, тем самым заряжая батарею устройства.

На сегодняшний день многие аэропорты и автовокзалы предлагают своим посетителям зарядить смартфон или планшет полностью без проводов. Как раз здесь и используется стандарт Qi. Однако не каждый телефон может заряжаться по «воздуху», поэтому если вы захотите приобрести подобную технологичную платформу, обязательно почитайте характеристики своего устройства.

Принцип работы беспроводной зарядки телефона

Принцип работы беспроводной зарядки довольно прост, конечно, если не вдаваться в физические подробности. Пользователь заранее подключает специальную платформу к источнику питания, а после кладёт на неё смартфон. Кажется, что всё так просто, но на деле же всё происходит немного иначе. В платформу встраивается индукционная катушка, которая выполняет функцию приёмника и передатчика.

Точно такая же катушка расположена и в телефоне пользователя. После подключения платформы к источнику тока вокруг катушки формируется магнитное поле. Когда вы кладёте телефон на саму панель между двумя катушками начинается взаимодействие. Электромагнитные волны преобразуются в электричество, которое и заряжает аккумулятор телефона.

Более наглядно процесс представлен на изображении выше. Желтым цветом как раз и показаны магнитные волны, преобразующиеся в электроэнергию.

Что такое обратная беспроводная зарядка

Обратная беспроводная зарядка – это ещё более усовершенствованная версия этой технологии. Впервые она появилась в 2018 году на ряде смартфонов Huawei и Samsung. Её суть сводится к тому, что при помощи одного телефона можно заряжать другой, причём полностью без проводов.

Достаточно прислонить два аппарата друг к другу и активировать необходимую функцию в настройках. Это очень удобно, так как избавляет людей от необходимости носить с собой портативные зарядки.

Как пользоваться беспроводной зарядкой

Пользоваться беспроводной зарядкой так же легко, как и обычной, работающей посредством подключения по кабелю. Однако для наглядности приводим подробную инструкцию:

1. Подключите беспроводную зарядку к источнику питания. Это может быть USB-порт компьютера или обычная розетка. После выполнения этого действия устройство должно подать какой-то сигнал, чаще всего световой или звуковой.
2. Расположите телефон на платформе беспроводной зарядки. Чаще всего особых требований к этому нет, но лучше класть телефон по центру блока. Если зарядка не началась, то проверьте, активирована ли в настройках подобная опция.

Как видите, принцип действий очень даже простой, поэтому с ним справится любой пользователь.

Таким образом, беспроводная зарядка – это специальная платформа, на которую кладётся телефон для начала зарядки аккумулятора. Принцип её работы сводится к взаимодействию магнитных полей между двумя индукционными катушками, расположенными в телефоне и самом приборе.

Какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку

Сейчас технология беспроводной зарядки активно набирает популярность и ее поддерживают все больше новых телефонов. На данный момент, заряжать без проводов можно практически все флагманские модели. Ниже мы приведем актуальный список моделей с беспроводной зарядкой.

• iPhone 8/8 Plus;
• iPhone X;
• iPhone XS, XS Max;
• iPhone XR;
• iPhone 11, 11 Pro, 11 Pro Max;

• HUAWEI Mate 20 RS PORSCHE DESIGN;
• HUAWEI Mate 20 Pro;
• HUAWEI P30 Proа;
• HUAWEI Mate 30, Mate 30 Pro;

Смартфоны Samsung:

• Samsung Galaxy Note 5, Note 8, Note 9;
• Samsung Galaxy S6/S6 Edge;
• Samsung Galaxy S7/S7 Edge;
• Samsung Galaxy S8/S8 Plus;
• Samsung Galaxy S9/S9 Plus;
• Samsung Galaxy S10e/S10/S10 Plus;
• Samsung Galaxy Note 10+/Note 10;

• LG G3;
• LG V30/V30+;

Смартфоны Xiaomi:

• Xiaomi Mi Mix 2S;
• Xiaomi Mi Mix 3;
• Xiaomi Mi 9;

• Nexus 4;
• Nexus 5;
• Nexus 6;
• Google Pixel 3;
• Google Pixel 3 XL;
• Google Pixel 4, 4 XL;

• Sony Xperia XZ2 Premium;
• Sony Xperia XZ3;

• ZTE V975;
• ZTE Axon 9 Pro;

• Nokia Lumia 1520, 720, 735, 820, 830, 920, 928, 930, 950;
• Nokia 8 Sirocco;

• Doogee S80/S80 Lite;
• Doogee S70;
• Doogee S60/S60 Lite;

• Blackview BV9600 Pro;
• Blackview BV9500/BV9500 Pro;
• Blackview BV6800 Pro;
• Blackview BV5800 Pro;

• Как подключить телефон к компьютеру через Wi-Fi
• aptX Bluetooth: что это такое в телефонах, смартфонах и наушниках
• Wi-Fi Direct: что это такое в телефоне

Основатель проекта «Смартфонус» и автор более 2000 статей на тему ИТ для разных сайтов.

Беспроводные зарядки: конец неразберихе

Выпускать флагманские смартфоны без поддержки беспроводной зарядки сейчас стало попросту неприлично. Тем не менее заблуждения о них всё ещё остаются. В статье мы расскажем об устройстве беспроводных зарядок, существующих стандартах и перспективах технологии.

Как устроены беспроводные зарядки

Передавать электрическую энергию на расстояние можно разными способами. Но наиболее распространённым и пригодным к массовому использованию считается электромагнитная индукция — по принципу действия беспроводная технология недалеко ушла от простейших трансформаторов. Одна катушка расположена в адаптере — пропускаемый через неё переменный ток высокой частоты возбуждает магнитное поле, которое воздействует на катушку-приёмник смартфона. Там переменный ток преобразуется в постоянный («выпрямляется»), ведь для восполнения ресурса аккумулятора нужен именно он.

Схема работы беспроводной зарядки

Из физических ограничений таких систем стоит выделить два. Первое — взаимное расположение катушки-источника и катушки-приёмника. Для эффективной работы обе должны быть размещены друг напротив дружки. Смещение всего на половину диаметра уже критично: коэффициент связи между катушками уменьшается практически до нуля. Чтобы устранить эту проблему, производители брендовых зарядных устройств используют минимум два-три источника напряжения. А какой из них использовать, гаджет решает сам, оценивая положение смартфона.

В дешёвых китайских моделях обычно установлена всего одна катушка, поэтому они требуют точного размещения аппарата. Небрежно бросить его на подставку и пойти по своим делам не получится.

Второе ограничение — расстояние. Чем дальше от источника расположен приёмник, тем больше энергии будет рассеяно впустую. Зона эффективной работы беспроводных зарядок измеряется буквально в миллиметрах, а препятствием для работы может стать даже чрезмерно толстый чехол.

Зарядные устройства с несколькими катушками позволяют смещать смартфон

Стандарты беспроводной зарядки

Первое попавшееся ЗУ смартфону не поможет. Оба устройства должны поддерживать одинаковый беспроводной стандарт. И требование это отнюдь не праздное: неподходящее напряжение или частота тока могут оказаться фатальными для гаджета. Поэтому он не начнёт процедуру, пока не установит связь с зарядным устройством, не получит от него соответствующую команду и описание режима.

В массовых гаджетах используются три основных стандарта: Qi, PMA и AirFuel.

Беспроводные зарядки Qi. Наиболее распространён на сегодняшний день открытый стандарт Qi, носящий название китайского философского понятия. Его разработкой занимается WPC — консорциум беспроводной энергии, куда входит большинство крупных компаний-разработчиков и производителей электроники. Споры о том, как правильно произносить название стандарта, не утихают до сих пор: кто-то предпочитает англо-американское произношение «чи», кто-то — русское «ци», а кто-то — японское «ки».

Стандарт Qi имеет две разновидности: малой и средней мощности. Маломощные ЗУ (до 5 Ватт) могут заряжать любые устройства, а вот средние (до 120 Ватт), по задумке консорциума, подойдут для ноутбуков или беспроводных мониторов. Пока в продаже можно найти зарядки мощностью только до 15 Вт — это уровень технологий быстрой проводной зарядки вроде Qualcomm Quick Charge и Samsung Adaptive Fast Charging. Такая мощность обеспечивает быструю зарядку без провода, но её поддержка также требуется и со стороны смартфона.

Помимо энергии, Qi умеет передавать и информацию со скоростью до 2 Кбит/с. Обмен данными при зарядке происходит практически непрерывно и используется не только для проверки совместимости стандартов, но и для установки различных режимов или прекращения процесса.

Беспроводные зарядки PMA. Стандарт PMA был разработан одноимённым альянсом и практически не отличался от Qi. Разница разве что в использовании частоты переменного тока 277-357 кГц, в то время как Qi работает в диапазоне 100-205 кГц. Европейскому пользователю PMA практически незнаком. Зато он успел зарекомендовать себя в Северной Америке: стандарт поддерживали операторские смартфоны и гаджеты, выпущенные специально для США. В их числе — аппараты компании LG, вплоть до модели G6. Кроме того, смартфоны Samsung (почти вся S-серия и линейка Note), Motorola и ряда других компаний поддерживали и Qi, и PMA одновременно. А сетевые заведения вроде Starbucks встраивали зарядные устройства PMA прямо в столики.

Почему мы пишем об этом стандарте в прошедшем времени? Всё просто: не имея ни заметных отличий, ни преимуществ перед Qi, PMA проиграл конкурентную борьбу. И без того шаткое положение было окончательно подорвано выбором компании Apple в пользу Qi. Это привело к тому, что альянсы PMA и A4WP (стандарт WiPower, так и не получивший какого-либо распространения) объединились в AirFuel, где вскоре представили новую разработку под названием Rezence.

Беспроводные зарядки Air Fuel. Сейчас в Air Fuel входит более 250 компаний — в основном те же, что участвуют в консорциуме WPC. Разрабатываемая в AirFuel технология отличается от Qi достаточно сильно. Схема включения катушек на их резонансной частоте позволяет увеличить дальность передачи энергии со считанных миллиметров до нескольких сантиметров, но снижает КПД до 45%. Для сравнения, у Qi, использующей классический трансформатор, основанный на взаимоиндукции, этот показатель составляет 65%. Стоит отметить, что резонансный режим работы предусмотрен и стандартом Qi, но пока он не получил широкого распространения.

Другая отличительная черта AirFuel — использование Bluetooth для связи между гаджетами и зарядными устройствами. Хотя этот интерфейс сейчас есть даже в чайниках, его необходимость ставит под сомнение удобство технологии.

Пока разработки AirFuel применяются лишь в немногих аксессуарах и устройствах. Например, в ультрабуке-трансформере Dell Latitude 7285. Удастся ли стандарту найти свою нишу или его ждёт судьба PMA — судить рано.

Проприетарные решения. Как правило, их используют в различных аксессуарах. К их числу можно отнести ЗУ для смарт-часов Samsung (Gear S3 и Galaxy Watch), фитнес-трекеров Fossil Q Contro, а также способ зарядки стилуса нового iPad Pro. Пускай часы и трекеры реагируют на некоторые Qi-зарядки, прибегать к этому методу мы не советуем. Ведь неоригинальные подставки часто приводят к сильному нагреву и повреждению гаджетов. Например, известны случаи выхода из строя Gear S3 при попытке зарядить их с помощью ЗУ для смарт-часов предыдущего поколения.

Перспективы

Qi. На достигнутых результатах WPC останавливаться не собирается. Консорциум успел подготовить новую спецификацию стандарта, обеспечивающего мощность до 1 кВт. Этого хватит не только на смартфоны и ноутбуки, но и на беспроводной чайник — в WPC не скрывают планов на кухонную технику.

WiTricity. Пока WPC и AirFuel борются за рынок бытовой техники, американская компания WiTricity всерьёз взялась за электромобили. Идея простая: вы паркуете свою машину, а она начинает заряжаться — ни проводов, ни дополнительных действий. Заявленная мощность — от 3,6 до 11 кВт и выше. Стандартная зарядка для электромобилей Tesla также имеет мощность 11 кВт, так что беспроводная не будет такой медленной, как может показаться на первый взгляд. С точки зрения физики, технология использует резонанс, но с КПД до 93%. Как это удалось — обложенная всевозможными патентами коммерческая тайна. Пока зарядные устройства WiTricity существуют лишь в прототипах, но среди инвесторов компании — Intel, Foxconn и Toyota, что внушает надежду на светлое будущее.

PoWiFi. «А что, если не придумывать специальных зарядных устройств и брать энергию прямо из воздуха?», — подумала команда исследователей из США и не прогадала. Излучаемой беспроводными точками доступа энергии вполне хватает, чтобы запитать датчики или зарядить небольшие аккумуляторы (как, например, в фитнес-браслетах) на расстоянии нескольких метров от роутера. На первый взгляд, сущая ерунда. Но технология укладывается в популярную концепцию интернета вещей и может быть полезной при построении системы умного дома: если есть Wi-Fi, датчикам не потребуются ни провода, ни батарейки. Известно о разработке стало ещё три года назад, но новости о ней появляются редко, и до массового внедрения технологии, увы, далеко.

Есть два основных препятствия для масштабного внедрения технологии. Первое — необходимость поддержки со стороны производителей оборудования. Впрочем, при желании это можно обойти путём установки сторонней прошивки. Второе препятствие более существенно: в США максимальная мощность нелицензируемых передатчиков Wi-Fi ограничена 1 Вт, а это уже на грани практической применимости. В России же ограничение составляет и вовсе жалкие 100 милливатт — без изменения законодательства использовать технологию просто-напросто не получится.

Заключение

Тенденция отказа от лишних проводов будет развиваться. Нам уже не нужно подключать с их помощью акустику, клавиатуры, мыши, принтеры, прочую периферию и даже некоторые мониторы. На очереди — питание: к чему шнуры, если гаджеты заряжаются, просто валяясь на столе? Ну а если к розетке всё-таки придётся подключать маломощные устройства, то это наверняка будет розетка без штепселя Mi Power (не имеет отношения к компании Xiaomi), которая заодно ещё и разветвитель.

Беспроводная зарядка. Как она работает на практике

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%).

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.

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.

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.