Πώς είναι ρυθμισμένη και λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση για το τηλέφωνο

Η κινητή τεχνολογία εισέρχεται σφιχτά στην καθημερινότητά μας και η εμφάνιση των ασύρματων φορτιστών είναι φυσικό. Εξάλλου, οι ηλεκτρονικές καταναλωτικές συσκευές (όπως τα smartphones, για παράδειγμα) θα λειτουργούσαν ιδανικά για μεγάλο χρονικό διάστημα και χωρίς αποτυχίες, ενώ δεν είναι πολύ βολικό να συνδέετε το βύσμα στην πρίζα κάθε φορά και το βύσμα στο gadget όταν χρειάζεται να το επαναφορτίσετε.

Ένα σύνολο ασύρματων διεπαφών (Wi-Fi, Bluetooth κ.λπ.) έχει γίνει πολύ γνωστό χαρακτηριστικό πολλών φορητών συσκευών, οπότε γιατί να μην συμπεριλάβετε μια διεπαφή για την ασύρματη φόρτιση σε αυτό το σετ; Και η σύγχρονη τεχνολογία έχει επιτρέψει αυτό να πραγματοποιηθεί.

Φυσικά, όταν φορτίζετε ασύρματα, η επαναφορτιζόμενη φορητή συσκευή πρέπει να απέχει τουλάχιστον 4 cm από το φορτιστή, αλλά πρέπει να συμφωνείτε ότι αυτό είναι πιο βολικό από ένα καλώδιο που εκτείνεται από το βύσμα. Μερικές φορές κατά τη διάρκεια της επαναφόρτισης υπάρχει ανάγκη κλήσης, απομάκρυνσης από το φορτιστή και στη συνέχεια επιστροφή του smartphone σε ένα μέρος κοντά στον πομπό του φορτιστή. Αυτό είναι πιο εύκολο από το να συνδέετε το φις κάθε φορά.

Και σε ορισμένες περιοχές, όπως για παράδειγμα στην ιατρική, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης των μπαταριών είναι απλώς απαραίτητη (συσκευές έκτακτης ανάγκης, λάμπες μπαταριών κλπ.). Όχι για τίποτα τα τελευταία χρόνια, κορυφαίοι κατασκευαστές ηλεκτρονικών όπως οι Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments και πολλοί άλλοι έχουν αναλάβει ενεργά την ανάπτυξη εξοπλισμού και μικροκυκλωμάτων για ασύρματο φορτιστή.

Βασικά, η ασύρματη τεχνολογία χρέωσης βασίζεται στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας με ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Στην κοντινή ζώνη επαγωγής, η αντιδραστική αλληλεπίδραση του πομπού και του δέκτη είναι μεγαλύτερη. Έτσι, για συχνότητα 10 MHz, η κοντινή ζώνη εκτείνεται σε 4,7 μέτρα.

Λόγω του φαινομένου ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, διεγείρεται ένα ρεύμα επαγωγής στον κλειστό βρόχο του δέκτη, ενώ το κύκλωμα πομπού είναι η πηγή της εναλλασσόμενης μαγνητικής ροής (επαγωγέας).

Το σύστημα περιλαμβάνει ένα ζευγάρι επαγωγείς - ένα πηνίο δέκτη και ένα πηνίο πομπού, τα οποία είναι επαγωγικά συζευγμένα μεταξύ τους. Το εναλλασσόμενο ρεύμα του πρωτεύοντος πηνίου (πομπός) σχηματίζει ένα μαγνητικό πεδίο το οποίο διεισδύει στις στροφές του δευτερεύοντος πηνίου (δέκτης) και προκαλεί ένα emf επάνω του.

Η τάση από το πηνίο συλλογής χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της μπαταρίας της κινητής συσκευής. Και όσο πιο κοντά είναι ο δέκτης στον πομπό, τόσο περισσότερη ενέργεια δέχεται ο δέκτης. Σε μεγάλες αποστάσεις, η επαγωγική ζεύξη είναι περιορισμένη και το σύστημα καθίσταται αναποτελεσματικό. Ο συντελεστής σύζευξης των πηνίων k έχει μεγάλη σημασία.

Η αμοιβαία επαγωγή των κυκλωμάτων, η αντιστοιχία των συντονιστικών συχνοτήτων, ο συντελεστής ποιότητας του δέκτη και οι πηνία του πομπού - όλα αυτά επηρεάζουν την ποιότητα της ασύρματης μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας από τον πομπό στη συσκευή φόρτισης. Στη συχνότητα συντονισμού, με συντελεστή υψηλής ποιότητας και των δύο κυκλωμάτων, με υψηλό συντελεστή σύζευξης των πηνίων, η αποτελεσματικότητα του συστήματος είναι μεγαλύτερη. Αυτό είναι προφανές από τη θεωρία της κεραίας.

Η Ένωση Ηλεκτρονικών Καταναλωτών κατατάσσει την τεχνολογία ασύρματου φορτιστή από το μέγεθος του συντελεστή σύζευξης βρόχου. Εάν ο συντελεστής σύζευξης είναι έως 0,1, το σύστημα ονομάζεται χαλαρά συζευγμένο και αν ο συντελεστής πλησιάσει το 1, τότε είναι ένα σύστημα συζευγμένο ισχυρά. Τα ισχυρά συζευγμένα συστήματα ονομάζονται μαγνητικά επαγωγικά, ενώ τα ασθενώς συζευγμένα συστήματα ονομάζονται μαγνητικοί συντονιστές. Αυτοί οι δύο τύποι συστημάτων είναι θεμελιωδώς διαφορετικοί.

Η τεχνολογία μαγνητικού συντονισμού είναι λιγότερο κρίσιμη για την αμοιβαία διάταξη των πηνίων και αρκετοί δέκτες μπορούν να λειτουργούν με έναν πομπό ταυτόχρονα, δηλαδή ένας φορτιστής μπορεί να φορτίζει πολλές συσκευές την ίδια στιγμή. Αλλά εδώ η απόσταση είναι κρίσιμη.

Για να επιτευχθεί η καλύτερη απόδοση, επιλέγεται η συχνότητα συντονισμού που αλληλεπιδρά καλύτερα με την αντίσταση φορτίου. Ο αποτελεσματικός παράγοντας ποιότητας των μαγνητικά επαγωγικών συστημάτων είναι πολύ χαμηλότερος. Με ακριβή συντονισμό στην τεχνολογία μαγνητικού συντονισμού, η μεταφορά ενέργειας γίνεται με την υψηλότερη απόδοση. Είναι σημαντικό ότι κατά τη λειτουργία οποιουδήποτε τύπου συστήματος, είναι απαραίτητο να ελέγχονται με ακρίβεια οι τρέχουσες παράμετροι έτσι ώστε να μην μειώνεται η απόδοση μεταφοράς ενέργειας.

Σύμφωνα με τις προδιαγραφές του WPC 1.1, η συχνότητα συντονισμού θα πρέπει να κυμαίνεται από 100 έως 205 kHz και στις προδιαγραφές PMA από 277 έως 357 kHz με συντελεστή Q 30 έως 50. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές A4WP, η συχνότητα είναι σταθερή και η αντιστοίχιση εμπέδησης του δέκτη και των πομπών πρέπει να είναι αυστηρή. Για συστήματα μαγνητικού συντονισμού, ο συντελεστής ποιότητας μπορεί να φτάσει τα 100.

Όσον αφορά την αποδοτικότητα, ακόμα και το 97% των ενσύρματων φορτιστών δεν έχει ακόμη επιτευχθεί. Παρόλα αυτά, το πλεονέκτημα των συστημάτων φόρτισης μαγνητικού συντονισμού είναι προφανές: το πηνίο πομπού μπορεί να είναι 12 φορές μεγαλύτερο από το πηνίο του δέκτη, ενώ μπορείτε να τοποθετήσετε αρκετούς δέκτες και να φορτίσετε τρία smartphones ταυτόχρονα.