Как е подредено и работи безжичното зареждане за телефона

Мобилните технологии здраво навлязоха в ежедневието ни, а появата на безжични зарядни устройства е съвсем естествено. В крайна сметка електронните потребителски устройства (например смартфони например) в идеалния случай трябва да работят дълго и без повреди, докато не е много удобно всеки път да включвате щепсела в контакта, а щепсела - в приспособлението, когато трябва да го презаредите.

Набор от безжични интерфейси (Wi-Fi, Bluetooth и т.н.) отдавна се е превърнал в познат атрибут на много преносими устройства, така че защо да не включите в този комплект интерфейс за безжично зареждане? И съвременните технологии позволяват това да се реализира.

Разбира се, когато зареждате безжично, презареждащото се мобилно устройство трябва да е на най-малко 4 см от зарядното устройство, но трябва да се съгласите, това е по-удобно от проводник, простиращ се от щепсела. Понякога по време на презареждане има нужда да се обадите, да се отдалечите от зарядното устройство и след това да върнете смартфона на място близо до предавателя на зарядното устройство. Това е по-лесно от включването на щепсела всеки път.

А в някои области, например в медицината, технологията за безжично зареждане на батерии е просто необходима (аварийни устройства, лампи на батерии и т.н.). Не за нищо през последните години такива водещи производители на електроника като Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments и много други активно се заеха с разработването на оборудване и микросхеми за безжични зарядни устройства.

По принцип безжичната технология за зареждане се основава на прехвърлянето на електричество чрез електромагнитна индукция. В близката зона на индукция реактивното взаимодействие на предавателя и приемника е най-голямо. И така, за честота от 10 MHz близката зона се простира на 4,7 метра.

Поради явлението електромагнитна индукция, в затворения контур на приемника се възбужда индукционен ток, докато веригата на предавателя е източник на променливия магнитен поток (индуктор).

Системата включва двойка индуктор - приемна бобина и предавателна намотка, които са индуктивно свързани помежду си. Променливият ток на първичната намотка (предавател) образува магнитно поле, което прониква в завоите на вторичната намотка (приемник) и индуцира емф върху нея.

Напрежението от пикапа намотка се използва за зареждане на батерията на мобилното устройство. И колкото по-близо е приемникът до предавателя, толкова повече енергия получава приемникът. На големи разстояния индуктивната връзка е оскъдна и системата става неефективна. Коефициентът на свързване на намотките k е от голямо значение.

Взаимната индуктивност на веригите, съответствието на резонансните честоти, коефициентът на качество на приемниците и предавателните бобини - всичко това влияе върху качеството на безжичното предаване на електричество от предавателя към зареждащото устройство. При резонансната честота, с висок коефициент на качество на двете вериги, с висок коефициент на свързване на бобините, ефективността на системата е най-голяма. Това е очевидно от теорията на антената.

Асоциацията за потребителска електроника класифицира технологията на безжичните зарядни устройства по величината на коефициента на свързване на контура. Ако коефициентът на свързване е до 0,1, системата се нарича свободно свързана и ако коефициентът се приближава до 1, тогава тя е силно свързана система. Силно свързаните системи се наричат ​​магнитно индуктивни, докато слабо свързани системи се наричат ​​магнитен резонанс. Тези два типа системи са коренно различни.

Технологията за магнитен резонанс е по-малко критична за взаимното подреждане на бобините и няколко приемника могат да работят с един предавател наведнъж, тоест едно зарядно устройство може да зарежда няколко устройства едновременно. Но тук разстоянието е критично.

За постигане на най-добра ефективност се избира резонансната честота, която най-добре взаимодейства със съпротивлението на натоварването. Ефективният фактор на качеството на магнитно индуктивните системи е много по-нисък. С прецизна координация в технологията за магнитен резонанс, трансферът на енергия става с най-висока ефективност. Важно е, че по време на работа на всеки тип система е необходимо точно да се контролират текущите параметри, така че ефективността на трансфера на енергия да не намалява.

Според спецификациите на WPC 1.1, резонансната честота трябва да бъде в диапазона от 100 до 205 kHz, а в спецификациите на PMA - от 277 до 357 kHz, с коефициент Q от 30 до 50. Според спецификациите на A4WP честотата е фиксирана, а съпоставянето на импеданса на приемника и предавателите трябва да бъде строго. За системите за магнитен резонанс коефициентът на качество може да достигне 100.

Що се отнася до ефективността, дори 97-процентова ефективност на кабелните зарядни устройства все още не е постигната. Независимо от това, предимството на системите за зареждане с магнитен резонанс е очевидно: намотката на предавателя може да бъде 12 пъти по-голяма от бобината на приемника, докато можете да поставите няколко приемника и да зареждате три смартфона едновременно.