Как появилась беспроводная зарядка

В 1820 году Андре-Мари Ампер доказал André Marie Ampère , что электрический ток создаёт магнитное поле, а в 1831-м Майкл Фарадей открыл Faraday discovers electromagnetic induction, August 29, 1831 закон индукции, который стал основой работы современных беспроводных зарядок.

В 1888 году Генрих Герц подтвердил Heinrich Hertz Produces And Detects Radio Waves In 1888 существование электромагнитного поля. Его исследования помогли Николе Тесле впервые передать энергию на расстояние. Это случилось World’s Columbian Exposition in Chicago 1893 в 1893 году на всемирной выставке в Чикаго.

До конца XX века с передачей энергии на расстояние разными способами экспериментировали многие учёные. Исследования продолжаются до сих пор.

Процесс беспроводной зарядки
Процесс беспроводной зарядки / techarmor.com

Массовый интерес к беспроводной зарядке зародился только после бума мобильных устройств уже в XXI веке.

Сегодня этим вопросом занимаются организации Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance.

Какие есть стандарты беспроводной зарядки

Чтобы зарядить смартфон без проводов, используется пара катушек: одна в зарядной станции, которая подключена к питанию, другая в устройстве.

Когда на первой катушке появляется ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое передаёт его на вторую.

Беспроводная зарядка изнутри
Беспроводная зарядка изнутри / belkin.com

Магнитное поле появляется из-за использования переменного тока высокой частоты. Он преобразовывается в постоянный, когда передаётся на устройство.

В зависимости от частоты тока в работу включаются магнитная индукция или магнитный резонанс.

Магнитно-индукционные станции

Они передают энергию на расстояние около 10 мм и используют для этого частоту переменного тока 100–357 кГц. Чтобы зарядить смартфон с помощью такой станции, он должен поддерживать конкретный диапазон её частот.

Магнитное поле не проходит через металл, поэтому беспроводная зарядка возможна только на смартфонах, задняя панель которых сделана из стекла или пластика. При этом даже толстый защитный чехол может помешать процессу зарядки.

По принципу магнитной индукции работают беспроводные зарядки Qi и PMA.

Qi

Разработкой стандарта Qi с 2008 года занимается организация Wireless Power Consortium (WPC), в которую входят производители зарядок из Америки, Европы и Азии. Его спецификации находятся в общем доступе Qi wireless power specification .

Этот стандарт беспроводной зарядки используют в iPhone 8 и более новых смартфонах Apple, а также во всех устройствах Samsung линейки Galaxy S последних пяти лет.

С ним также работают компании Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola, Nokia, HTC.

PMA

Разработкой стандарта PMA с 2012 года по 2015-й занималась организация Power Matters Alliance (PMA).

Он в большей мере распространён в США. Там его продвигали AT&T removed Qi wireless charging in the Lumia 1520 to make room for PMA сотовый оператор AT&T и сеть кофеен Starbucks.

Сегодня Power Matters Alliance в составе AirFuel Alliance занимается развитием альтернативного типа беспроводной зарядки AirFuel. Но вместе с Qi этот стандарт до сих пор поддерживают смартфоны Samsung, включая последние флагманы Galaxy S10, S10+ и S10e.

Магнитно-резонансные станции

В отличие от станций, работающих на магнитной индукции, в них применяется увеличенная вплоть до 6,78 МГц частота тока. Это позволяет расширить радиус зарядки до 40–50 мм.

В таких беспроводных зарядках также используется набор из двух катушек. Но они могут не находиться друг напротив друга, поэтому зарядные устройства необязательно должны быть выполнены в виде подставок или ковриков.

По принципу магнитного резонанса работают беспроводные зарядки стандартов Rezence и AirFuel.

Rezence

Разработкой Rezence с 2012 года по 2015-й занималась организация Alliance for Wireless Power (A4WP).

За счёт увеличения расстояния зарядки стандарт позиционировали как более удобную альтернативу Qi и PMA. Сейчас A4WP входит в состав AirFuel Alliance и работает над стандартом AirFuel.

Rezence продвигали производители комплектующих Broadcom, Gill Electronics, Integrated Device Technology (IDT), Intel, Qualcomm, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, а также WiTricity.

AirFuel

Этот тип беспроводной зарядки ещё не вышел в массовое производство. Потенциал его распространения пока неясен, но компания Huawei планирует Huawei puts on a resonant wireless charging AirFuel комплектовать им все свои смартфоны.

Разработкой стандарта AirFuel, который станет продолжением Rezence, с 2015 года занимается организация AirFuel Alliance.

В теории AirFuel можно спрятать даже под стол или другую поверхность. Через неё станции смогут одновременно работать с несколькими устройствами: смартфонами, наушниками, ноутбуками.

Что нужно знать о мощности беспроводных зарядок

Беспроводные зарядки отличаются по входной и выходной мощности: обычно она варьируется от 5 до 20 Вт.

Её уровень указывают на корпусе устройства, на коробке, на официальном сайте производителя. Его также можно узнать из обзоров.

ZMI WTX10 Wireless Charger на 18 Вт
ZMI WTX10 Wireless Charger на 18 Вт / aliexpress.com

Некоторые компании вместо мощности в ваттах указывают напряжение в вольтах и силу тока в амперах. По их значениям также можно узнать, насколько быстро можно зарядить устройство.

Мощность зарядки в ваттах = напряжение в вольтах × силу тока в амперах.

Беспроводные зарядки могут поставляться без блока питания. Их входную мощность нужно знать, чтобы определить, какой подойдёт для их полноценной работы. Мощность стандартного блока питания iPhone — 5 Вт, iPad — 12 Вт, Galaxy S10 — 25 Вт.

Если входной мощности достаточно, устройство должно выдавать максимальную выходную. Зарядка ZMI WTX10 Wireless Charger выдаёт 18 Вт, двойной док Samsung EP-P5200 — 10 Вт, рекомендованная Belkin Boost Up Special Edition Apple зарядка Belkin Boost Up Special Edition — 7,5 Вт.

Belkin Boost Up Special Edition на 7,5 Вт
Belkin Boost Up Special Edition на 7,5 Вт / belkin.com

При этом нужно понимать, с какой мощностью беспроводной зарядки работает ваш смартфон. iPhone 8, 8 Plus и X на iOS 12 поддерживают 7,5 Вт, iPhone XS, XR и XS Max, Galaxy S10 — 10 Вт.

Чтобы определить примерную скорость зарядки в часах от 0 до 100%, ещё нужно знать ёмкость аккумулятора смартфона в ватт-часах и учитывать коэффициент полезного действия (КПД) беспроводной зарядки — обычно 75–90%.

Скорость зарядки в часах = ёмкость аккумулятора в ватт-часах / выходную мощность зарядки (или смартфона, если она меньше) в ваттах / КПД в % × 100%.

Чтобы зарядить аккумулятор iPhone XS Max на 12,08 Вт∙ч с помощью ZMI WTX10 Wireless Charger, уйдёт не меньше 1⅓–1⅔ часа. При этом к сети её можно подключить стандартным блоком питания.

Что нужно знать, используя беспроводную зарядку

Как установить смартфон на зарядную станцию

Положите смартфон в центр беспроводной зарядки или на место, предусмотренное производителем.

Смартфон на беспроводной зарядке стандарта Qi
Смартфон на беспроводной зарядке стандарта Qi / aliexpress.com

Убедитесь, что зарядка началась. Если этого не случилось, ваш смартфон не поддерживает такой способ передачи энергии или вы используете слишком толстый чехол.

Как избежать перегрева во время беспроводной зарядки

Во время беспроводной зарядки смартфон нагревается больше обычного. Чтобы избежать перегрева, он может временно отключить передачу энергии, когда заряд аккумулятора достигнет 80%.

Не используйте громоздкие чехлы, которые мешают естественному теплообмену. И не кладите на устройство, которое заряжается, посторонние предметы. Опасно накрывать его тканью, которая ограничит циркуляцию воздуха.

Как долго смартфон может находиться на беспроводной зарядке

Смартфон может находиться на беспроводной зарядке всю ночь напролёт. Когда заряд его аккумулятора достигнет 100%, передача энергии прекратится.

Главное, используйте качественные зарядку, кабель и блок питания, чтобы избежать короткого замыкания.

Стоит ли покупать беспроводную зарядку сегодня

Беспроводная зарядка станет хорошим подарком для коллеги или делового партнёра, она займёт достойное место на рабочем столе дома или в офисе.

Но до покупки беспроводной зарядки нужно обязательно взвесить её преимущества и недостатки.

Преимущества

  • Можно просто положить смартфон на зарядное устройство, и он тут же начнёт восполнять энергию.
  • Не нужно искать кабель с подходящим коннектором (Lightning, microUSB, USB-C).
  • Уменьшается износ кабелей питания, портов и коннекторов.

Недостатки

  • Беспроводная зарядка работает медленнее проводной из-за меньшего КПД.
  • Зарядная станция редко идёт в комплекте, обычно её приходится докупать отдельно.
  • Нельзя полноценно использовать смартфон во время зарядки.
  • Если случайно сместить смартфон, лежащий на станции, зарядка может прекратиться.
  • Толстые защитные чехлы и чехлы с металлическими частями могут мешать работе беспроводной зарядки.
  • Беспроводную зарядку не всегда удобно брать с собой.

У беспроводной зарядки сегодня больше минусов, чем плюсов. Пока она находится на начальном этапе развития, поэтому нужно чётко понимать, где и когда её уместно использовать.

Беспроводное зарядное устройство удобно на рабочем столе. Можно поставить его на прикроватную тумбу и класть на него смартфон перед сном. Но совсем неудобно брать такую зарядку в путешествие и использовать на ходу.


С развитием стандартов Qi и AirFuel беспроводные зарядки будут использоваться повсеместно. Но для этого производителям предстоит расширить радиус действия, увеличить скорость зарядки и разобраться с остальными недостатками.