Как работает беспроводная зарядка телефона: принцип по этапам
Беспроводная зарядка телефона основана на электромагнитной индукции: катушка в зарядной подставке создаёт переменное магнитное поле, а катушка внутри смартфона улавливает его и преобразует в электрический ток. Этот ток после выпрямления заряжает аккумулятор. Весь процесс происходит без единого физического контакта.
Что происходит внутри зарядной подставки
Когда вы подключаете зарядную подставку к розетке, её контроллер начинает подавать переменный ток частотой 100–205 кГц на плоскую катушку из медной проволоки. Катушка создаёт переменное магнитное поле в пространстве над ней. Частота выбрана так, чтобы поле эффективно проникало через пластик и стекло корпуса смартфона, но быстро затухало на расстоянии: уже через 5–8 мм мощность передачи падает до нуля. Поэтому телефон нужно класть точно на центр подставки.
Как телефон принимает энергию
Внутри смартфона размещена приёмная катушка, которая в большинстве моделей совмещена с NFC-антенной. Переменное поле подставки наводит в этой катушке переменный ток, который затем выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсаторами. Полученное постоянное напряжение поступает на контроллер зарядки, который регулирует ток и защищает аккумулятор от перегрева. Стандарт Qi, разработанный консорциумом WPC, определяет, как подставка и телефон договариваются о мощности через обратный канал связи.
Протокол переговоров между подставкой и телефоном
После того как телефон оказывается на подставке, начинается фаза «пинг»: подставка посылает короткий зондирующий импульс и ждёт ответа. Телефон отвечает сигналом с указанием нужной мощности, после чего стороны согласовывают рабочий режим. При зарядке мощностью 5 Вт обмен сообщениями происходит раз в 250 миллисекунд. При быстрой зарядке 15 Вт (стандарт Qi2 или проприетарные протоколы) контроллеры переписываются чаще и точнее контролируют температуру катушек. Если телефон снять с подставки, та в течение 1–2 секунд перестаёт генерировать поле и переходит в режим ожидания.
КПД и нагрев при беспроводной зарядке
Беспроводная зарядка менее эффективна, чем проводная. При передаче 15 Вт от подставки аккумулятор получает в среднем 10–12 Вт: около 20–30% энергии рассеивается в виде тепла в катушках и корпусе. Именно поэтому смартфон во время зарядки заметно греется. Производители рекомендуют снимать плотные чехлы перед зарядкой, чтобы тепло лучше отводилось. Металлические предметы между телефоном и подставкой, например монеты, поглощают поле и нагреваются сами: в стандарте Qi предусмотрена защита от инородных объектов, которая отключает подставку при обнаружении такой ситуации.
