Kā tiek sakārtota un darbojas tālruņa bezvadu uzlāde

Mobilās tehnoloģijas ir stingri ienākušas mūsu ikdienas dzīvē, un bezvadu lādētāju parādīšanās ir diezgan likumsakarīga. Galu galā elektroniskajām patērētāju ierīcēm (piemēram, viedtālruņiem) ideālā gadījumā vajadzētu darboties ilgu laiku un bez kļūmēm, kamēr nav ļoti ērti katru reizi iespraust kontaktdakšu kontaktligzdā, bet spraudni sīkrīkā, kad tas ir nepieciešams uzlādēt.

Bezvadu saskarņu komplekts (Wi-Fi, Bluetooth utt.) Jau sen ir pazīstams daudzu pārnēsājamo ierīču atribūts, kāpēc gan šajā komplektā neietilpst interfeiss bezvadu uzlādēšanai? Un mūsdienu tehnoloģijas ir ļāvušas to realizēt.

Protams, uzlādējot bez vadiem, uzlādējamajai mobilajai ierīcei jābūt vismaz 4 cm attālumā no lādētāja, taču jums jāpiekrīt, ka tas ir ērtāk nekā vads, kas stiepjas no spraudņa. Dažreiz uzlādēšanas laikā ir nepieciešams veikt zvanu, attālināties no lādētāja un pēc tam atgriezt viedtālruni vietā, kas atrodas netālu no lādētāja raidītāja. Tas ir vienkāršāk nekā katru reizi piespraudīt spraudni.

Un dažās jomās, piemēram, medicīnā, ir vienkārši nepieciešama akumulatoru bezvadu uzlādes tehnoloģija (avārijas ierīces, lampas uz akumulatoriem utt.). Ne velti pēdējos gados tādi vadošie elektronikas ražotāji kā Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments un daudzi citi ir aktīvi uzsākuši bezvadu lādētāju aprīkojuma un mikroshēmu attīstību.

Pamatā bezvadu uzlādes tehnoloģija ir balstīta uz elektroenerģijas pārsūtīšanu ar elektromagnētiskās indukcijas palīdzību. Tuvā indukcijas zonā vislielākā ir raidītāja un uztvērēja reaktīvā mijiedarbība. Tātad frekvencei 10 MHz tuvākā zona sniedzas līdz 4,7 metriem.

Sakarā ar elektromagnētiskās indukcijas parādīšanos indukcijas strāva tiek ierosināta slēgtā uztvērēja cilpā, bet raidītāja ķēde ir mainīgas magnētiskās plūsmas (induktors) avots.

Sistēmā ietilpst pāris induktori - uztvērēja spole un raidītāja spole, kas ir induktīvi savienoti viens ar otru. Primārā spoles (raidītāja) maiņstrāva veido magnētisko lauku, kas iekļūst sekundārā spoles (uztvērēja) pagriezienos un uz tā rada EMF.

Spriegums no pikapa spoles tiek izmantots, lai uzlādētu mobilās ierīces akumulatoru. Un jo tuvāk uztvērējam ir raidītājs, jo vairāk enerģijas uztvērējs saņem. Lielos attālumos induktīvā sakabe ir niecīga, un sistēma kļūst neefektīva. Liela nozīme ir spoļu savienošanas koeficientam k.

Ķēžu savstarpēja induktivitāte, rezonanses frekvenču atbilstība, uztvērēja un raidītāja spoļu kvalitātes koeficients - tas viss ietekmē bezvadu elektrības pārvades kvalitāti no raidītāja uz lādēšanas ierīci. Pie rezonanses frekvences, ar abu ķēžu augstas kvalitātes koeficientu, ar augstu spoļu sakabes koeficientu, sistēmas efektivitāte ir visaugstākā. Tas ir acīmredzami no antenas teorijas.

Patērētāju elektronikas asociācija klasificē bezvadu lādētāja tehnoloģiju pēc cilpas savienojuma koeficienta. Ja sakabes koeficients ir līdz 0,1, sistēmu sauc par brīvi savienotu, un, ja koeficients tuvojas 1, tad tā ir cieši savienota sistēma. Spēcīgi savienotās sistēmas sauc par magnētiski induktīvajām, savukārt vāji savienotās sistēmas sauc par magnētisko rezonansi. Šie divi sistēmu veidi ir ļoti atšķirīgi.

Magnētiskās rezonanses tehnoloģija ir mazāk kritiska spoļu savstarpējai sakārtošanai, un vairāki uztvērēji var strādāt ar vienu raidītāju vienlaikus, tas ir, viens lādētājs vienlaikus var uzlādēt vairākas ierīces. Bet šeit attālums ir kritisks.

Lai sasniegtu vislabāko efektivitāti, tiek izvēlēta rezonanses frekvence, kas vislabāk mijiedarbojas ar slodzes pretestību. Magnētiski induktīvo sistēmu efektīvais kvalitātes koeficients ir daudz zemāks. Ar precīzu magnētiskās rezonanses tehnoloģijas koordināciju enerģijas pārnešana notiek ar visaugstāko efektivitāti. Ir svarīgi, lai jebkura veida sistēmas darbības laikā būtu precīzi jākontrolē pašreizējie parametri, lai enerģijas pārneses efektivitāte nesamazinātos.

Saskaņā ar WPC 1.1 specifikācijām, rezonanses frekvencei jābūt diapazonā no 100 līdz 205 kHz, bet PMA specifikācijās - no 277 līdz 357 kHz, ar Q koeficientu no 30 līdz 50. Saskaņā ar A4WP specifikācijām frekvence ir fiksēta, un uztvērēja un raidītāju pretestības saderībai jābūt stingrai. Magnētiskās rezonanses sistēmām kvalitātes koeficients var sasniegt 100.

Runājot par efektivitāti, vēl nav sasniegta pat 97 procentu vadu lādētāju efektivitāte. Neskatoties uz to, magnētiskās rezonanses uzlādes sistēmu priekšrocība ir acīmredzama: raidītāja spole var būt 12 reizes lielāka nekā uztvērēja spole, savukārt jūs varat ievietot vairākus uztvērējus un vienlaikus uzlādēt trīs viedtālruņus.