Kako je uređeno i radi bežično punjenje telefona

Mobilna tehnologija usko je ušla u naš svakodnevni život, a pojava bežičnih punjača sasvim je prirodna. Uostalom, elektronički potrošački uređaji (primjerice, pametni telefoni) idealno bi trebali raditi dugo i bez kvarova, dok nije prikladno svaki put utikač uključiti u utičnicu, a utikač u uređaj kad ga trebate napuniti.

Skup bežičnih sučelja (Wi-Fi, Bluetooth itd.) Već je odavno poznat atribut mnogih prijenosnih uređaja, pa zašto u ovaj set ne uključiti i sučelje za bežično punjenje? A suvremena tehnologija omogućila je da se to ostvari.

Naravno, kada se bežično puni, punjivi mobilni uređaj trebao bi biti najmanje 4 cm od punjača, ali morate se složiti, to je prikladnije od žice koja se proteže od utikača. Ponekad je tijekom punjenja potrebno uzeti poziv, odmaknuti se od punjača, a zatim vratiti pametni telefon na mjesto u blizini odašiljača punjača. To je jednostavnije od uključivanja utičnice svaki put.

A u nekim je područjima, primjerice u medicini, tehnologija bežičnog punjenja baterija jednostavno potrebna (uređaji za hitne slučajeve, svjetiljke na baterijama itd.). Neznanstveno posljednjih godina, vodeći proizvođači elektronike poput Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments i mnogi drugi aktivno su se zauzeli za razvoj opreme i mikro krugova za bežične punjače.

U osnovi, tehnologija bežičnog punjenja temelji se na prijenosu električne energije elektromagnetskom indukcijom. U bliskoj zoni indukcije, reaktivna interakcija odašiljača i prijamnika je najveća. Dakle, za frekvenciju od 10 MHz, blizina zone se proteže na 4,7 metara.

Zbog fenomena elektromagnetske indukcije, u zatvorenoj petlji prijemnika pobudi se indukcijska struja, dok je odašiljački krug izvor izmjeničnog magnetskog toka (induktor).

Sustav uključuje par induktor - zavojnica prijemnika i zavojnica odašiljača, koji su induktivno spojeni jedni s drugima. Naizmjenična struja primarnog svitka (odašiljača) formira magnetsko polje koje prodire u zavoje sekundarne zavojnice (prijemnika) i inducira emf na njemu.

Napon naponskog kalema koristi se za punjenje baterije mobilnog uređaja. I što se prijemnik bliži odašiljaču, to više energije prima. Na velikim udaljenostima induktivno spajanje je malo, a sustav postaje neučinkovit. Koeficijent spajanja zavojnica k je od velike važnosti.

Međusobna induktivnost krugova, podudaranje rezonantnih frekvencija, faktor kvalitete zavojnika i odašiljača - sve to utječe na kvalitetu bežičnog prijenosa električne energije od odašiljača do uređaja za punjenje. Na rezonantnoj frekvenciji, uz visoki faktor kvalitete oba kruga, s visokim koeficijentom spajanja zavojnica, učinkovitost sustava je najveća. To je očito iz teorije antena.

Consumer Electronics Association klasificira tehnologiju bežičnih punjača prema veličini koeficijenta povezivanja petlje. Ako je koeficijent povezivanja do 0,1, sustav se naziva lagano povezan, a ako se koeficijent približava 1, tada je to sistem s jako povezanošću. Snažno povezani sustavi nazivaju se magnetskom induktivnom, dok se slabo povezani sustavi nazivaju magnetskom rezonancom. Ove dvije vrste sustava su bitno različite.

Tehnologija magnetske rezonance manje je kritična za međusobni raspored zavojnica, a nekoliko prijemnika može raditi s jednim predajnikom odjednom, to jest, jedan punjač može istovremeno napuniti nekoliko uređaja. Ali ovdje je udaljenost kritična.

Da bi se postigla najbolja učinkovitost, odabrana je rezonantna frekvencija koja najbolje utječe na otpor opterećenja. Efektivni faktor kvalitete magnetski induktivnih sustava mnogo je niži. Uz točno podudaranje u tehnologiji magnetske rezonancije, prijenos energije događa se s najvećom učinkovitošću. Važno je da je tijekom rada bilo koje vrste sustava potrebno precizno kontrolirati trenutne parametre kako se učinkovitost prijenosa energije ne smanjuje.

Prema WPC 1.1 specifikacijama, rezonantna frekvencija trebala bi biti u rasponu od 100 do 205 kHz, a po PMA specifikacijama - od 277 do 357 kHz, s Q faktorom od 30 do 50. Prema A4WP specifikacijama, frekvencija je fiksna, a podudaranje impedance prijemnika i odašiljača mora biti strogo. Za sustave magnetske rezonancije faktor kvalitete može doseći 100.

Što se tiče učinkovitosti, još uvijek nije postignuta čak 97-postotna učinkovitost žičnih punjača. Ipak, prednost sustava za punjenje magnetske rezonancije je očita: zavojnica odašiljača može biti 12 puta veća od zavojnice prijemnika, dok možete istovremeno postaviti nekoliko prijemnika i napuniti tri pametna telefona.