Comment la recharge sans fil du téléphone est organisée et fonctionne

La technologie mobile est étroitement entrée dans notre vie quotidienne et l'avènement des chargeurs sans fil est tout à fait naturel. Après tout, les appareils électroniques grand public (tels que les smartphones, par exemple) devraient idéalement fonctionner pendant longtemps et sans échecs, alors qu'il n'est pas très pratique de brancher la fiche à la prise à chaque fois, et la fiche au gadget lorsque vous avez besoin de la recharger.

Un ensemble d'interfaces sans fil (Wi-Fi, Bluetooth, etc.) est depuis longtemps un attribut familier de nombreux appareils portables, alors pourquoi ne pas inclure une interface pour la recharge sans fil dans cet ensemble? Et la technologie moderne a permis de réaliser cela.

Bien sûr, lors du chargement sans fil, l'appareil mobile rechargeable doit être à au moins 4 cm du chargeur, mais vous devez être d'accord, c'est plus pratique qu'un fil s'étendant de la prise. Parfois, pendant la recharge, il est nécessaire de prendre un appel, de s'éloigner du chargeur, puis de ramener le smartphone à un endroit proche de l'émetteur du chargeur. C'est plus facile que de brancher la fiche à chaque fois.

Et dans certains domaines, par exemple en médecine, la technologie de recharge sans fil des batteries est tout simplement nécessaire (dispositifs de secours, lampes sur batteries, etc.). Pas pour rien ces dernières années, des fabricants d'électronique de premier plan tels qu'Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments et bien d'autres se sont activement lancés dans le développement d'équipements et de microcircuits pour chargeurs sans fil.

Fondamentalement, la technologie de charge sans fil est basée sur le transfert d'électricité par induction électromagnétique. Dans la zone proche d'induction, l'interaction réactive de l'émetteur et du récepteur est la plus grande. Ainsi, pour une fréquence de 10 MHz, la zone proche s'étend sur 4,7 mètres.

En raison du phénomène d'induction électromagnétique, un courant d'induction est excité dans la boucle fermée du récepteur, tandis que le circuit émetteur est la source du flux magnétique alternatif (inducteur).

Le système comprend un couple inducteurs - une bobine réceptrice et une bobine émettrice, couplées par induction l'une à l'autre. Le courant alternatif de la bobine primaire (émetteur) forme un champ magnétique qui pénètre dans les spires de la bobine secondaire (récepteur) et y induit une FEM.

La tension de la bobine de lecture est utilisée pour charger la batterie de l'appareil mobile. Et plus le récepteur est proche de l'émetteur, plus le récepteur reçoit d'énergie. À de grandes distances, le couplage inductif est rare et le système devient inefficace. Le coefficient de couplage des bobines k est d'une grande importance.

L'inductance mutuelle des circuits, la correspondance des fréquences de résonance, le facteur de qualité des bobines du récepteur et de l'émetteur - tout cela affecte la qualité de la transmission sans fil de l'électricité de l'émetteur au chargeur. À la fréquence de résonance, avec un facteur de qualité élevé des deux circuits, avec un coefficient de couplage élevé des bobines, l'efficacité du système est la plus élevée. Cela ressort clairement de la théorie des antennes.

La Consumer Electronics Association classe la technologie des chargeurs sans fil en fonction de l'amplitude du coefficient de couplage de boucle. Si le coefficient de couplage est jusqu'à 0,1, le système est appelé à couplage lâche, et si le coefficient approche 1, alors c'est un système fortement couplé. Les systèmes fortement couplés sont appelés magnétiquement inductifs, tandis que les systèmes faiblement couplés sont appelés résonance magnétique. Ces deux types de systèmes sont fondamentalement différents.

La technologie de résonance magnétique est moins critique pour l'arrangement mutuel des bobines, et plusieurs récepteurs peuvent fonctionner avec un émetteur à la fois, c'est-à-dire qu'un chargeur peut charger plusieurs appareils en même temps. Mais ici, la distance est critique.

Pour atteindre la meilleure efficacité, la fréquence de résonance est sélectionnée qui interagit le mieux avec la résistance de charge. Le facteur de qualité efficace des systèmes magnétiquement inductifs est beaucoup plus faible. Avec une coordination précise dans la technologie de résonance magnétique, le transfert d'énergie se produit avec la plus grande efficacité. Il est important que pendant le fonctionnement de tout type de système, il soit nécessaire de contrôler avec précision les paramètres actuels afin que l'efficacité du transfert d'énergie ne diminue pas.

Selon les spécifications WPC 1.1, la fréquence de résonance doit être comprise entre 100 et 205 kHz, et dans les spécifications PMA - de 277 à 357 kHz, avec un facteur Q de 30 à 50. Selon les spécifications A4WP, la fréquence est fixe et la correspondance d'impédance du récepteur et des émetteurs doit être stricte. Pour les systèmes de résonance magnétique, le facteur de qualité peut atteindre 100.

Quant à l'efficacité, même 97% d'efficacité des chargeurs câblés n'a pas encore été atteinte. Néanmoins, l'avantage des systèmes de charge par résonance magnétique est évident: la bobine émettrice peut être 12 fois plus grande que la bobine réceptrice, tandis que vous pouvez placer plusieurs récepteurs et charger trois smartphones en même temps.