Hoe het draadloos opladen van de telefoon is geregeld en werkt

Mobiele technologie is nauw in ons dagelijks leven gekomen en de opkomst van draadloze opladers is heel natuurlijk. Elektronische consumentenapparaten (zoals smartphones bijvoorbeeld) zouden immers ideaal moeten werken voor een lange tijd en zonder storingen, terwijl het niet erg handig is om de stekker elke keer in een stopcontact te steken en de stekker in de gadget wanneer u deze moet opladen.

Een set draadloze interfaces (Wi-Fi, Bluetooth, etc.) is al lang een bekend kenmerk van veel draagbare apparaten, dus waarom zou u in deze set geen interface voor draadloos opladen opnemen? En moderne technologie heeft dit mogelijk gemaakt.

Natuurlijk moet het oplaadbare mobiele apparaat bij het draadloos opladen minimaal 4 cm van de lader zijn, maar u moet ermee instemmen dat dit handiger is dan een draad die uit de stekker steekt. Soms is het nodig om tijdens het opladen een oproep aan te nemen, weg te gaan van de lader en vervolgens de smartphone terug te brengen naar een plaats in de buurt van de zender van de lader. Dit is eenvoudiger dan de stekker elke keer opnieuw aansluiten.

En op sommige gebieden, bijvoorbeeld in de geneeskunde, is de technologie van draadloos opladen van batterijen eenvoudig nodig (noodapparaten, lampen op batterijen, enz.). Niet voor niets hebben de afgelopen jaren toonaangevende elektronicafabrikanten als Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments en vele anderen actief de ontwikkeling van apparatuur en microcircuits voor draadloze opladers opgepakt.

Fundamenteel is de draadloze oplaadtechnologie gebaseerd op de overdracht van elektriciteit door elektromagnetische inductie. In de nabije inductiezone is de reactieve interactie van zender en ontvanger het grootst. Dus voor een frequentie van 10 MHz strekt de nabije zone zich uit tot 4,7 meter.

Vanwege het fenomeen van elektromagnetische inductie, wordt een inductiestroom geëxciteerd in de gesloten lus van de ontvanger, terwijl het zendercircuit de bron is van de alternerende magnetische flux (inductor).

Het systeem bevat een paar inductor - een ontvangerspoel en een zendspoel, die inductief aan elkaar zijn gekoppeld. De wisselstroom van de primaire spoel (zender) vormt een magnetisch veld dat de windingen van de secundaire spoel (ontvanger) doordringt en daarop een emf induceert.

De spanning van de opneemspoel wordt gebruikt om de batterij van het mobiele apparaat op te laden. En hoe dichter de ontvanger bij de zender is, hoe meer energie de ontvanger ontvangt. Op grote afstanden is de inductieve koppeling schaars en wordt het systeem niet effectief. De koppelingscoëfficiënt van spoelen k is van groot belang.

De wederzijdse inductantie van de circuits, de correspondentie van de resonantiefrequenties, de kwaliteitsfactor van de ontvanger en de spoelen van de zender - dit alles beïnvloedt de kwaliteit van de draadloze transmissie van elektriciteit van de zender naar het laadapparaat. Bij de resonantiefrequentie, met een hoge kwaliteitsfactor van beide circuits, met een hoge koppelingscoëfficiënt van de spoelen, is de efficiëntie van het systeem het grootst. Dit is duidelijk uit de antennetheorie.

De Consumer Electronics Association classificeert draadloze ladertechnologie door de grootte van de luskoppelingscoëfficiënt. Als de koppelingscoëfficiënt maximaal 0,1 is, wordt het systeem losjes gekoppeld genoemd en als de coëfficiënt 1 nadert, is het een sterk gekoppeld systeem. Sterk gekoppelde systemen worden magnetisch inductief genoemd, terwijl zwak gekoppelde systemen magnetische resonantie worden genoemd. Deze twee soorten systemen zijn fundamenteel verschillend.

Magnetische resonantietechnologie is minder kritisch voor de onderlinge rangschikking van de spoelen en meerdere ontvangers kunnen met één zender tegelijk werken, dat wil zeggen dat één lader meerdere apparaten tegelijkertijd kan opladen. Maar hier is de afstand kritisch.

Om de beste efficiëntie te bereiken, wordt de resonantiefrequentie geselecteerd die het beste samenwerkt met de belastingsweerstand. De effectieve kwaliteitsfactor van magnetisch inductieve systemen is veel lager. Met nauwkeurige coördinatie in magnetische resonantietechnologie vindt energieoverdracht plaats met de hoogste efficiëntie. Het is belangrijk dat tijdens de werking van elk type systeem de huidige parameters nauwkeurig moeten worden geregeld, zodat de efficiëntie van energieoverdracht niet afneemt.

Volgens de WPC 1.1-specificaties moet de resonantiefrequentie liggen in het bereik van 100 tot 205 kHz en in de PMA-specificaties - van 277 tot 357 kHz, met een Q-factor van 30 tot 50. Volgens de A4WP-specificaties is de frequentie vast en moet de impedantie-aanpassing van de ontvanger en zenders strikt zijn. Voor magnetische resonantiesystemen kan de kwaliteitsfactor 100 bereiken.

Wat de efficiëntie betreft, is zelfs 97 procent efficiëntie van bekabelde laders nog niet bereikt. Desalniettemin is het voordeel van oplaadsystemen met magnetische resonantie duidelijk: de zendspoel kan 12 keer groter zijn dan de ontvangerspoel, terwijl u meerdere ontvangers kunt plaatsen en tegelijkertijd drie smartphones kunt opladen.