Как работает беспроводная зарядка

Что показало вскрытие

В чем причина такой избирательности? Если оставить за кадром фантастический нигилизм Galaxy Nexus, который ни с одной зарядки не стал брать более 0,7 А, то в остальном «претензии» касаются качества источников по показателям тока и напряжения. При этом некоторые смартфоны распознают проблемные зарядки до того момента, как на них начнет просаживаться ток и напряжение. Лучше всех это удается Axon 7 mini.

Во всех моделях зарядок установлены ШИМы, которые отвечают за понижение напряжения с 12 до 5 вольт. Им в компанию допаивают простейший LC-фильтр для сглаживания пульсаций, а также добавляют один конденсатор на вход, как того требуют производители ШИМов.

В SA 2211 и HZ-008 установлен один и тот же ШИМ AD84064Q, который по спецификациям не должен выдавать стабильный ток более 0,8 А, что мы и видим на практике. Вдобавок при нагреве показатели значительно падают. А что за ШИМ установлен в черной зарядке, показавшей самые лучшие результаты в статике и суммарный ток более 3 А – осталось загадкой. Чип вообще не имел никакой маркировки.

При этом Galaxy Nexus отказывался принимать от нее более 0,4 А. Можно предположить, что причиной такого поведения являются плохо сглаженные пульсации. Однако LC-фильтр в ней с виду реализован куда более качественно, чем в той же SA 2211. Но проверить его работу без специальных инструментов, того же осциллографа, весьма сложно. Возможно, я прикуплю какую-нибудь недорогую модель у китайцев и проведу более детальное изучение.

P.S. Чуть не забыл, с сетевыми зарядками примерно та же история. На своей практике я сталкивался с ситуацией, когда от одной и той же зарядки разные смартфоны брали разный ток. Но будучи тут же подключенными к своей родной использовали ее уже по максимуму.

Slimport

К YotaPhone 2 можно подключать внешние устройства отображения, мониторы и телевизоры. Это очень удобно для просмотра фотографий и видео. Подключение производится с помощью адаптера SlimPort-HDMI (приобретается отдельно), подключаемого к microUSB-разъёму смартфона.

Кстати, в первом YotaPhone для подключения внешних устройств использовался интерфейс MHL. Однако SlimPort имеет по сравнению с ним целый ряд преимуществ. Например, глубина цвета составляет 36 bpp вместо 16 при разрешении 1080р и 60 кадрах в секунду, эта разница особенно заметна при отображении градиентов.

Беспроводной способ зарядки

В мире существует несколько стандартов беспроводных зарядных устройств, среди которых можно выделить Qi, PMI и A4WP. Yota Devices является

WPC (Wireless Power Consortium) разрабатывающего стандарт Qi. Это на сегодняшний день наиболее распространённый стандарт беспроводной зарядки, и именно с ним совместим YOTAPHONE 2.

Беспроводная зарядка, называемая также индуктивной зарядкой, стала возможной благодаря закону индукции, открытому Майклом Фарадеем в 1831 году. Через 60 лет Никола Тесла на практике продемонстрировал возможность беспроводной передачи электричества от генератора к потребителю.

Для этого необходимы две катушки — приёмная и передающая, расположенные очень близко друг к другу. Переменный ток, протекающий по передающей катушке, генерирует магнитное поле. Оно, в свою очередь, создаёт в приёмной катушке индукционный электрический ток.

Как и любой другой подход, метод электромагнитной индукции имеет свои особенности. Чтобы передача энергии протекала с наибольшей эффективностью, катушки должны располагаться как можно ближе друг к другу. Это не составляет проблемы в лабораторных условиях, однако на практике расстояние между катушками в смартфоне и зарядном устройстве получается относительно большим.

Читайте ещё про NFC:  Что делать, если не работает Apple Pay

Ведь их разделяет материал корпусов обоих устройств и другие элементы конструкции. К тому же в YOTAPHONE 2, в отличие от большинства других гаджетов, приёмная катушка распложена не по центру, а несколько смещена вниз. На это пришлось пойти, чтобы разместить антенну NFC, не увеличивая при этом толщину устройства.

В целом для лучшей стабильности процесса зарядки можно использовать зарядные устройства с тремя индуктивными катушками (3 coil). Однако это вовсе не означает, что зарядки с меньшим количеством катушек не смогут заряжать YotaPhone 2.

Использование беспроводного ЗУ не оказывает никакого влияния на дисплей на электронных чернилах, не повреждает его и не искажает изображение.

Как решает проблему зарядки samsung

Современные мобильные телефоны практически не имеют недостатков, если не считать проводной зарядки.

Многие гаджеты приходится подзаряжать ежедневно, под каждое устройство требуется индивидуальный провод и зарядный блок. Если потребуется в процессе зарядки позвонить, для начала смартфон отсоединяем от проводов, и после разговора подключаем их снова.

Добавляем к этому имеющиеся у портов заглушки, неудобства соединений, не позволяющие осуществить подключение тактильно, и другие мелочи, и в голове появляется оптимальное решение – вернуться домой, положить телефон или другое устройство на стол, чтобы начался процесс восполнения энергии.

Отметим, что первые попытки отказа от проводной системы выполнены компаниями Apple и Samsung.

Предлагаем рассмотреть их результаты. Для примера возьмем корпорацию Самсунг, детищем которой является Samsung Galaxy S5. Для эксперимента также потребуется приобрести сменную заднюю панель, оснащенную модулем зарядки беспроводного типа стандарта Qi «SCharger Cover», и зарядную панель Самсунг «SCharger Pad» без проводов.

Особенности необходимых элементов

Зарядка через NFC для Гэлэкси S5 осуществляется без приемной антенны, с помощью задней крышки, в которую встроен микрочип.

Недостаток заключается в том, что толщина мобильного телефона на несколько миллиметров увеличивается, и многие чехлы к нему уже не подходят. Но такие неудобства порождают преимущество – из-за увеличения размеров корпусной части фотокамера не выступает за ее габариты, вероятность появления царапин на защитном стекле минимизируется. Кроме того, возможно использование технологии НФС с неоригинальным элементом питания.

Корпорация Самсунг интегрирует антенны в элемент питания.

Зарядное устройство своими габаритами напоминает кубик высотой в девять миллиметров и гранями по 7.2 см. На паре смежных сторон располагается разъем микро-USB, предназначенный для подсоединения питающего адаптера, и световой индикатор, отслеживающий состояние процесса.

Ширина зарядного блока не больше, чем аналогичный параметр смартфона, и при зарядке его модно не заметить за мобильным устройством. Правда, свет индикаторной дампы не виден, но об окончании процесса оповещает специальный звуковой сигнал, а на экране телефона появляется сообщение.

Паранойя

Вызы­ва­ют ли бес­про­вод­ные катуш­ки рак, импо­тен­цию, сла­бо­умие? Не более, чем любая про­вод­ка в вашем доме. Бес­про­вод­ная заряд­ка — это про­сто два мот­ка про­во­ло­ки под напряжением.

Мож­но ли через бес­про­вод­ную заряд­ку счи­тать дан­ные теле­фо­на? Нет, но мож­но — через бес­про­вод­ную тех­но­ло­гию NFC, если ваш теле­фон готов эти­ми дан­ны­ми поделиться. 

Мож­но ли с помо­щью бес­про­вод­ной заряд­ки раз­маг­ни­тить бан­ков­скую кар­ту? Если кар­та с маг­нит­ной поло­сой и вы поло­жи­те ее меж­ду заряд­ной стан­ци­ей и теле­фо­ном надол­го, то маг­нит­ная поло­са может повре­дить­ся. Кар­та с чипом — нет.

Мож­но ли при­го­то­вить или разо­греть на бес­про­вод­ной заряд­ке еду? Мож­но, если ваша еда — свёр­ну­тая в спи­раль мед­ная про­во­ло­ка, а у заряд­ной стан­ции будет мощ­ность в 100—200 раз выше, чем у совре­мен­ных. Про­во­ло­ка нагре­ет­ся, её мож­но будет съесть. (Это шут­ка, не ешь­те мед­ную проволоку).

Читайте ещё про NFC:  Apple pay сбербанк карта мир

Принцип работы

Процесс простой, выполняется по следующему алгоритму:

  • мобильный телефон кладется на устройство для подзарядки;
  • раздается специальный сигнал, сопровождаемый сообщением на дисплее, что процесс начался;
  • состояние процесса сопровождается свечением индикаторной лампы.

Получается, что микрочип NFC и беспроводная зарядка – это одно и тоже.

В течение одного часа мобильный телефон восстанавливает до тридцати процентов заряда от общего объема аккумуляторной батареи.

Скручиваем провод

Если мы возь­мём длин­ный про­вод и скру­тим его по спи­ра­ли, то у нас полу­чит­ся катуш­ка, маг­нит­ное поле будет силь­нее и будет рас­пре­де­лять­ся так:

Если мы пустим по этой спи­ра­ли ток, а свер­ху поло­жим такую же спи­раль, то в ней появит­ся такой же ток, толь­ко на 20–25% сла­бее. Поте­ри свя­за­ны с пре­об­ра­зо­ва­ни­ем маг­нит­но­го поля в элек­три­че­ство, поэто­му обыч­но на спи­раль пода­ют ток поболь­ше, что­бы на выхо­де полу­чить нуж­ные значения.

Для бес­про­вод­ной заряд­ки одну такую спи­раль под­клю­ча­ют через пре­об­ра­зо­ва­тель к розет­ке, а дру­гую встра­и­ва­ют в теле­фон. Когда мы поло­жим такой теле­фон на пло­щад­ку, под кото­рой будет катуш­ка под напря­же­ни­ем, то спи­раль теле­фо­на уло­вит это маг­нит­ное поле, пре­об­ра­зу­ет его в элек­три­че­ство и будет заря­жать батарею.

Стандарты беспроводных зарядок

Qi. Самый попу­ляр­ный стан­дарт, кото­рый под­дер­жи­ва­ют почти все теле­фо­ны. Его минус — нуж­но очень точ­но рас­по­ло­жить теле­фон над катуш­кой, что­бы всё рабо­та­ло как нуж­но. Имен­но для это­го дела­ют несколь­ко кату­шек в заряд­ке. Мак­си­маль­ное рас­сто­я­ние для заря­да — 4 сан­ти­мет­ра, а мак­си­маль­ная мощ­ность — 120 ватт.

PMA. Исполь­зу­ет тот же прин­цип, что и Qi, но рабо­та­ет на дру­гой часто­те тока в катуш­ке. Его под­дер­жи­ва­ют мень­ше теле­фо­нов, но есть и такие моде­ли, кото­рые рабо­та­ют с обо­и­ми стан­дар­та­ми. Ещё PMA-зарядки встра­и­ва­ет Стар­бакс в сто­лы у себя в кофейнях.

Есть и дру­гие стан­дар­ты для бес­про­вод­ной заряд­ки устройств, но в теле­фо­нах они не при­ме­ня­ют­ся и рас­счи­та­ны на про­мыш­лен­ные устрой­ства, элек­тро­мо­би­ли и осталь­ную технику.

Тесты

К вопросу тестирования меня как раз и подтолкнула ситуация с двумя зарядками, которые были в моем арсенале в одной из дальних поездок. Первая честно выдавала 0,7 А при 5 В, но работающий в режиме навигатора смартфон за несколько часов не только не восполнил заряд своего аккумулятора, но и полностью его исчерпал.

Вторая зарядка по тестам выдавала уверенные 2 А на любом из разъемов, но с ней ситуация полностью повторилась. В итоге я заказал на Aliexpress еще три модели и проверил работу всех пяти со статической нагрузкой в 1 и 2 А, а также с пятью смартфонами, что оказались на тот момент под рукой.

Тесты со статикой выявили два любопытных момента: китайцы нагло обманывают с заявленными характеристиками у дешевых моделей (тут никто не сомневался). Кроме того, их и без того низкие показатели снижаются до совсем неприемлемых значений спустя пару-тройку минут по мере нагрева электроники ЗУ.

Чтобы не загромождать статью, все тесты со статическими нагрузками я решил убрать за кадр, оставив для каждой зарядки лишь значения максимального стабильного тока и напряжения на одном порту до и после прогрева. Но если кто-то захочет посмотреть все замеры статики с нагрузками в 1 и 2 А, их можно найти тут.

Сам процесс тестирования был предельно прост: к 12-вольтовому полностью заряженному аккумулятору 7 А·ч подключалась очередная зарядка, а к ней по очереди пять тестовых смартфонов, батареи которых были заряжены на 25-40%. Для каждого смартфона фиксировались ток и напряжение, которые были выбраны им для зарядки, пока зарядник был еще холодным.

Смартфонов было пять. Два старичка: Samsung Galaxy Nexus (GT-i9250) с максимальным потребляемым током в 1 А и Zopo ZP-100 (максимальный ток ~700 мА). Плюс три абсолютно новых: Huawei P9 Light, Apple iPhone SE и ZTE Axon 7 mini. Первые два ограничиваются током в 1 А, в то время как ZTE использует технологию Qualcomm Quick Charge 2.0 и от 5-вольтового источника может брать до двух ампер.

Вот общая таблица результатов. В первой строчке указаны параметры, которые выдают зарядники в первые пару минут. Во второй строчке те, которые устанавливаются по прошествии некоторого времени. Если в ячейке стоит OK, то в связке зарядка-смартфон использовался максимально возможный для нее режим. Красным выделены случаи, когда смартфон включал более слабый режим, чем изначально могла дать зарядка.

* — примерно на каждый пятый раз смартфон устанавливал минимальный режим по току в 0,4 А.

** — на втором разъеме стабильный результат не более 0,4 А при 5,08 В.

*** — на втором разъеме более 1,25 А смартфон брать не пытался, в то время как из первого стабильно извлекал 1,6 А.

Физика и магнитное поле

Если силь­но упро­стить, то любая бес­про­вод­ная заряд­ка осно­ва­на на эффек­те, кото­рый мы зна­ем из уро­ков физики:

когда по про­во­ду идёт ток, вокруг про­во­да обра­зу­ет­ся маг­нит­ное поле. 

Выгля­дит это при­мер­но так:

Но у маг­нит­но­го поля есть и обрат­ное свой­ство: если его точ­но так же пустить вдоль дру­го­го про­во­да, то в этом про­во­де появит­ся ток:

Полу­ча­ет­ся, что если мы сфор­ми­ру­ем такое же маг­нит­ное поле вокруг про­во­да, то смо­жем под­клю­чить этот про­вод к бата­рее, что­бы она заря­жа­лась. Это мож­но сде­лать, напри­мер, так:

  1. Поло­жить рядом два провода
  2. Пустить по одно­му ток
  3. Смот­реть, как во вто­ром тоже появ­ля­ет­ся ток

Чем бли­же про­во­да друг к дру­гу — тем лучше.

Но что­бы в новом про­во­де тока хва­та­ло для заря­да бата­реи, у нас долж­но быть доста­точ­но силь­ное маг­нит­ное поле. Самый про­стой спо­соб полу­чить поле посиль­нее — скру­тить мно­го вит­ков про­во­да по спирали.

Выводы по тестам

1. Китайцы беззастенчиво врут насчет характеристик своих зарядок, поскольку для всех их были обещаны токи до 2 А (кроме HZ-008).

2. Есть «капризные» смартфоны, которым нравятся далеко не все зарядки.

3. Контроллеры простых и дешевых смартфонов (и прочих устройств) наименее требовательны к зарядкам (см. ZP-100).

4. Если напряжение на источнике падает ниже 4,8 В, контроллер зарядки снижает ток нагрузки на одну ступень. В большинстве случаев подстройка делается только один раз перед началом процесса зарядки.

5. QuickCharge 2.0 следит за параметрами источника постоянно, а не только перед началом процесса.

6. Если вы покупаете недорогую зарядку, всегда есть шанс, что она может «не понравиться» вашему смартфону, даже если исправно выдает заявленные амперы и вольты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector