Ako je usporiadané a ako funguje bezdrôtové nabíjanie telefónu?

Mobilná technológia vstúpila do nášho každodenného života a príchod bezdrôtových nabíjačiek je celkom prirodzený. Napokon by elektronické spotrebné zariadenia (napríklad smartfóny) mali ideálne fungovať dlhú dobu a bez porúch, zatiaľ čo zástrčka do zásuvky nie je vždy vhodné a zástrčku do modulu, keď ju potrebujete dobiť.

Sada bezdrôtových rozhraní (Wi-Fi, Bluetooth atď.) Sa už dlho stala známym atribútom mnohých prenosných zariadení, tak prečo do tejto sady nezahrnúť rozhranie pre bezdrôtové nabíjanie? Moderná technológia to umožnila.

Pri nabíjaní bezdrôtovo by samozrejme malo byť nabíjateľné mobilné zariadenie vzdialené najmenej 4 cm od nabíjačky, musíte však súhlasiť s tým, že je to pohodlnejšie ako drôt predlžujúci zástrčku. Niekedy počas nabíjania je potrebné uskutočniť hovor, vzdialiť sa od nabíjačky a potom vrátiť smartphone na miesto v blízkosti vysielača nabíjačky. Je to jednoduchšie ako zakaždým zapojiť zástrčku.

V niektorých oblastiach, napríklad v medicíne, je technológia bezdrôtového nabíjania batérií nevyhnutná (núdzové zariadenia, žiarovky na batériách atď.). V posledných rokoch sa tak poprední výrobcovia elektroniky ako Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments a mnoho ďalších aktívne venovali vývoju zariadení a mikroobvodov pre bezdrôtové nabíjačky.

Technológia bezdrôtového nabíjania je v zásade založená na prenose elektriny elektromagnetickou indukciou. V blízkej indukčnej zóne je najväčšia reaktívna interakcia vysielača a prijímača. Pri frekvencii 10 MHz sa teda blízka zóna rozprestiera na 4,7 metra.

V dôsledku javu elektromagnetickej indukcie sa indukčný prúd budí v uzavretej slučke prijímača, zatiaľ čo obvod vysielača je zdrojom striedavého magnetického toku (induktora).

Systém obsahuje pár induktor - prijímaciu cievku a vysielaciu cievku, ktoré sú navzájom indukčne spojené. Striedavý prúd primárnej cievky (vysielača) vytvára magnetické pole, ktoré preniká do zákrutov sekundárnej cievky (prijímača) a indukuje na ňu emf.

Napätie zo snímacej cievky sa používa na nabíjanie batérie mobilného zariadenia. Čím je prijímač bližšie k vysielaču, tým viac energie prijíma prijímač. Pri veľkých vzdialenostiach je induktívna väzba nízka a systém sa stáva neúčinným. Koordinačný koeficient cievok k je veľmi dôležitý.

Vzájomná indukčnosť obvodov, korešpondencia rezonančných frekvencií, faktor kvality prijímača a cievok vysielača - to všetko ovplyvňuje kvalitu bezdrôtového prenosu elektriny z vysielača do nabíjacieho zariadenia. Pri rezonančnej frekvencii s vysokým faktorom kvality obidvoch obvodov as vysokým väzbovým koeficientom cievok je účinnosť systému najvyššia. To je zrejmé z teórie antén.

Asociácia spotrebnej elektroniky klasifikuje technológiu bezdrôtovej nabíjačky podľa veľkosti koeficientu slučkovej slučky. Ak je spojovací koeficient až 0,1, systém sa nazýva voľne spojený a ak sa koeficient blíži 1, potom je to silne spojený systém. Silne spojené systémy sa nazývajú magneticky induktívne, zatiaľ čo slabo spojené systémy sa nazývajú magnetická rezonancia. Tieto dva typy systémov sa zásadne líšia.

Technológia magnetickej rezonancie je menej dôležitá pre vzájomné usporiadanie cievok a niekoľko prijímačov môže pracovať s jedným vysielačom naraz, to znamená, že jedna nabíjačka môže nabíjať niekoľko zariadení súčasne. Ale tu je vzdialenosť kritická.

Na dosiahnutie najlepšej účinnosti sa vyberie rezonančná frekvencia, ktorá najlepšie interaguje s odporom záťaže. Efektívny faktor kvality magneticky indukčných systémov je oveľa nižší. Vďaka presnej koordinácii v technológii magnetickej rezonancie dochádza k prenosu energie s najvyššou účinnosťou. Je dôležité, aby počas prevádzky akéhokoľvek typu systému bolo potrebné presne kontrolovať aktuálne parametre, aby sa neznížila účinnosť prenosu energie.

Podľa špecifikácií WPC 1.1 by rezonančná frekvencia mala byť v rozsahu od 100 do 205 kHz a podľa špecifikácií PMA - od 277 do 357 kHz, s faktorom Q 30 až 50. Podľa špecifikácií A4WP musí byť frekvencia pevná a impedančné prispôsobenie prijímača a vysielačov musí byť prísne. Pre systémy s magnetickou rezonanciou môže faktor kvality dosiahnuť 100.

Pokiaľ ide o účinnosť, ešte sa nedosiahla ani 97% účinnosť káblových nabíjačiek. Výhoda systémov nabíjania magnetickou rezonanciou je však zrejmá: cievka vysielača môže byť 12-krát väčšia ako cievka prijímača, zatiaľ čo môžete umiestniť niekoľko prijímačov a nabíjať tri smartfóny súčasne.