Заряжаем смартфон без проводов: как работают беспроводные зарядные устройства

Лучшие пауэрбанки с беспроводной зарядкой в 2021 году

Эти модели успели себя зарекомендовать, к тому у них хорошее сочетание цены и характеристик.

Xiaomi Mi Wireless Power Bank

Емкость: 10 000 мАч
Типы разъемов: USB-А, USB Type-C
Максимальная мощность (беспроводная зарядка): 10Вт
Максимальная мощность (по кабелю): 18 Вт
Поддержка быстрой зарядки: PD, QC 3.0, Apple

Можно сказать, классика жанра. Недорогой, небольшой по емкости и популярный пауэрбанк, который подойдет для большинства устройств с беспроводной зарядкой. Мощность, которую способно передавать устройство «по воздуху» невелика — 10 Вт. Например, батарею 4000 мАч он будет заряжать более 2 ч. Если нужно больше (быстрее) — можно подключить аккумулятор по проводу. Из явных плюсов — поддерживает большинство протоколов быстрой зарядки и позволяет заряжать гаджеты даже в чехлах.

INTERSTEP PB10DQi PRO

Емкость: 10 000 мАч
Типы разъемов: USB-А, USB Type-C
Максимальная мощность (беспроводная зарядка): 10 Вт
Максимальная мощность (по кабелю): 18 Вт
Поддержка быстрой зарядки: PD, QC 3.0, Samsung AFС, Huawei FCP, Apple

Это уже не просто пауэрбанк, а целая док-станция с мобильным аккумулятором. От нее вы можете заряжать сразу 3 устройства одновременно: сам аккумулятор (он просто вставляется в слот), смартфон или часы без проводов, а также еще один гаджет, подключив его к USB. Правда, странная штука: через USB на станции доступны только 5В/2А, зато сам пауэрбанк может выдавать до 18 Вт. А вот зарядка аккумулятора происходит еще быстрее — в комплекте есть адаптер на 36 Вт.

Ferrari Wireless Power Bank

Емкость: 10 000 мАч
Типы разъемов: USB-А, USB Type-C
Максимальная мощность (беспроводная зарядка): 5 Вт
Максимальная мощность (по кабелю): 10 Вт

Это не какая-то реплика или китайская подделка, а настоящий продукт Ferrari. Правда, в отличие от суперкаров того же бренда, здесь со скоростью явные проблемы. «По воздуху» устройство заряжает мощностью максимум 5 Вт, по кабелю — 10. Это все равно очень мало. Еще и разъемы USB только Type-А. Но за фирменный логотип и приятный дизайн этому пауэрбанку можно многое простить.

Nillkin PowerMount

Емкость: 10 000 мАч
Типы разъемов: USB-А, USB Type-C
Максимальная мощность (беспроводная зарядка): 10 Вт
Максимальная мощность (по кабелю): 18 Вт
Поддержка быстрой зарядки: PD, QC 3.0

Еще один интересный вариант в формате док-станции. Пауэрбанк имеет вполне заурядные характеристики. При емкости 10 000 мАч он выдает до 10 Вт «по воздуху» и до 18 Вт по кабелю. Аккумулятор можно установить в слот подставки, тогда смартфон можно будет просто прислонить к устройству. То есть вы сможете видеть все уведомления, а также отвечать на них, не снимая гаджет с зарядки.

Внутри — две индукционные катушки на разных уровнях. Это позволяет устанавливать смартфон как вертикально, так и горизонтально.

Prestigio PPB121G

Емкость: 20 000 мАч
Типы разъемов: USB-А, USB Type-C
Максимальная мощность (беспроводная зарядка): 10 Вт
Максимальная мощность (по кабелю): 45 Вт
Поддержка быстрой зарядки: PD, QC 3.0

Для тех, кому 10 000 мАч уже мало. У этого Prestigio в наличии — все 20 000. С виду это обычный пауэрбанк, на самом же деле ни много ни мало первый в Европе графеновый внешний аккумулятор. В чем преимущество графеновой технологии? Производитель уверяет, что такая батарея не перегревается даже при быстрой зарядке и служит до 3 раз больше по сравнению с обычными внешними аккумуляторами.

С точки зрения мощностей Prestigio PPB121G тоже есть, чем похватстать. Во-первых, он может заряжать даже ноутбуки, выдавая по проводу 45 Вт. Во-вторых, позволяет заряжать сразу 3 устройства. И в-третьих, сам заряжается очень быстро — за 1,5 часа до 100%, и это при его-то емкости. 60-ваттный адаптер входит в комплект.

HIPER Nano X2 Space

Емкость: 20 000 мАч
Типы разъемов: USB-А, USB Type-C
Максимальная мощность (беспроводная зарядка): 10 Вт
Максимальная мощность (по кабелю): 18 Вт
Поддержка быстрой зарядки: PD, QC 3.0

Еще один отличные вариант на 20 000 мАч. Стоит дешевле 2000 руб.! При этом есть аж 4 выходных USB-А, двусторонний USB-C и входной microUSB. Как обычно, 18 Ватт устройство выдает только при подключении одного гаджета. Чем больше подключений, тем меньше мощности для каждого.

Судя по отзывам пользователей, HIPER Nano X2 Space отлично справляется с зарядкой и почти не нагревается. Но для пополнения энергии лучше оставлять его подключенным на всю ночь: процесс займет около 8 часов.

Кстати, если вам не принципиальна беспроводная зарядка, можно обойтись более доступными пауэрбанками. Например, из нашей подборки мобильных аккумуляторов на 10 000 мАч. А для ноутбуков будут очень кстати внешние SSD — они уже не так дорого стоят.

Развитие

Развитием беспроводной зарядки занимаются в мире две большие группы Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance (объединение A4WP и PMA), есть еще несколько групп малоизвестных в мире, стремящихся продвигать свои собственные более уникальные технологии.

На сегодня основным стал стандарт, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium (WPC). Этот стандарт носит название Qi (на русском произносится как “ци”).

Многие производители смартфонов поддерживают этот стандарт. Так что покупая передатчик Qi нужно что бы и приемник в телефоне так же его поддерживал, а сам передающий модуль может быть и сторонней фирмы.

Стандарт Qi обеспечивает зарядку мощностью до 5 Вт и силой тока 1 или 2 А, при напряжении 5 В. Такие же параметры имеют и проводные зарядки с интерфейсом USB.

Qi так же позволяет приемнику и передатчику обмениваться информацией по своему протоколу. Передатчик запрашивает приемный модуль о поддерживаемых стандартах, уровне зарядки, что позволяет регулировать силу заряда и отключение передающего устройства, если аккумулятор полностью зарядится. Последняя версия Qi имеет КПД около 80% и допускает расстояние между приемником и передатчиком до 45 мм.

На сайте Wireless Power Consortium указано, что сертификацию Qi получили около 1080 устройств.

А вот AirFuel продвигает свой стандарт РМА. Он меньше распространен, но некоторые производители мобильной техники поддерживают и его. А в отдельных устройствах есть поддержка сразу двух стандартов и РМА, и Qi.

Различиями между стандартами Qi и РМА являются частота передачи и протокол соединения.

Вредность и безопасность

Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей. Сила электромагнитного поля быстро падает с увеличением расстояния от источника больше 5 см.

Так что существующие беспроводные зарядки для телефонов можно считать безвредными и безопасными для человека.

Достоинства и недостатки

Главные преимущества, которые можно увидеть в конструкции и методе передачи энергии:

Отсутствие проводов, подключаемых к мобильнику. Не расшатывается разъем USB на телефоне, никто случайно не зацепит. Хотя сам передатчик подключается к розетке проводом.
Возможность использовать несколько передатчиков в здании и переходя из комнаты в комнату не нужно носить с собой зарядку. Можно просто перейдя в другую комнату положить смартфон на передатчик и зарядка продолжится.

К недостаткам можно отнести:

Большее время зарядки, чем от штатного блока питания.
Большая стоимость самого устройства беспроводной зарядки по сравнению с обычным зарядным.

Беспроводная зарядка для телефона своими руками

Если нужное устройство не поддерживает стандарт беспроводной зарядки, то можно сделать такую зарядку и своими руками.

Самый простой способ сделать беспроводную зарядку – это купить передатчик и для телефона приобрести специальный чехол или насадку, которые имеют приемный модуль. Такой приемник подключается к смартфону через обычный зарядный разъем.

Беспроводные зарядные устройства для мобильных телефонов в видеообзоре:

Стандарт беспроводной зарядки Qi

Современные технологии способствуют переходу мобильных устройств в “состояние без проводов”. Поэтому передача различных файлов от одного смартфона к другому уже давно производится “по воздуху”. Wi-Fi, обеспечивающий беспрепятственное пользование «Всемирной паутиной» дома и в общественных местах, воспринимается уже, как нечто само собой разумеющееся. Пользование им стало привычным делом для большинства владельцев гаджетов. Поэтому передача энергии без проводов стала логичным и весьма эффективным продолжением.

Сама технология Qi (может читаться в различных версиях, как «Ци» или «Чи», либо английский вариант «Кью-ай») была изобретена еще в 19-ом веке ученым Николой Теслой, и в те времена казалась чем-то сродни чуду. Само слово в переводе с китайского означает жизненную энергию.

Актуальным вопросом для пользователей является, на каких телефонах работает беспроводная зарядка. Дебютным аппаратом, поддерживающим ее, стал выпущенный в 2009 году продукт фирмы Palm. А осенью 2012 года компания Nokia презентовала сразу два смартфона марки «Lumia» под обозначениями 820 и 920, поддерживающих стандарт Qi. Впоследствии на этот стандарт перешли и другие известные производители — Samsung, LG, ASUS, Sony и другие.

Как работает быстрая зарядка для смартфона

Функция быстрой зарядки работает по схожему принципу, что и обычная. Для восстановления энергии пользователю необходимо наличие двух элементов:

адаптер питания;
кабель с подходящим разъемом.

Казалось бы, ничего необычного

В чем же тогда отличие от обычной зарядки? Для ответа на этот вопрос нужно обратить внимание на комплектующие, которые используются для восстановления заряда

На каждом блоке питания указывается 3 основных параметра:

Напряжение. Измеряется в Вольтах и обозначается, как 5V, 10V и так далее.
Сила тока. Показатель выражен в Амперах. Например, 1A или 2A.
Мощность. Совокупная мощность зарядного устройства, которая рассчитывается по формуле V*A. Получается значение, измеряемое в Ваттах (5W, 10W или больше).

Те же самые параметры увидит владелец самого обыкновенного зарядного устройства. Отличие от быстрой зарядки будет заключаться в итоговой мощности. Если обычные адаптеры рассчитаны на 5 или 10 Ватт, то блок питания с поддержкой Fast Charge способен выдать более 10W. Причем пиковое значение не ограничено и зависит от текущей стадии развития технологий.

Таким образом, быстрая зарядка в смартфоне – это ускоренный процесс восстановления энергии, который достигается путем увеличения таких параметров, как напряжение и сила тока для адаптера питания.

Обзор системы

Система Qi включает в себя:

базовую станцию;
мобильные устройства;
преобразование энергии;
связь.

Давайте посмотрим, как работают эти составляющие для зарядки аккумулятора.

Базовая станция

Она содержит один или несколько передатчиков энергии, которые состоят из передающей катушки, которая генерирует переменное магнитное поле. Базовые станции, как правило, имеют плоскую поверхность, т.е. интерфейсную поверхность, на которую может быть помещено несколько устройств.

Мобильные устройства

Это устройства, которые потребляют индуктивную энергию. Это могут быть смартфоны или планшеты, у которых есть приемная катушка, которая входит в состав приемника энергии. Этот приемник обеспечивает питание аккумулятора. Блоки связи и управления также находятся в приемнике энергии.

Преобразование энергии

Передатчик в базовой станции имеет в своем составе блок преобразования энергии, который преобразует электрическую энергию в беспроводной энергетический сигнал. В то время как приемники в мобильных устройствах состоят из блока захвата энергии, который преобразует беспроводной энергетический сигнал обратно в электрическую энергию.

Связь

Блок связи и управления находится в приемниках энергии, и эта связь всегда сопровождается технологией под названием модуляция.

Приемник в мобильном устройстве модулирует нагрузку путем переключения резистора модуляции (R_m) или конденсатора модуляции (C_m).
Передатчик в базовой станции демодулирует отраженную нагрузку путем измерения тока первичной катушки (I_P) или напряжения первичной катушки (V_P)

Рисунок 1 – Система связи беспроводной зарядки Qi

Какие есть стандарты беспроводной зарядки

Чтобы зарядить смартфон без проводов, используется пара катушек: одна в зарядной станции, которая подключена к питанию, другая в устройстве.

Когда на первой катушке появляется ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое передаёт его на вторую.

Беспроводная зарядка изнутри / belkin.com

Магнитное поле появляется из-за использования переменного тока высокой частоты. Он преобразовывается в постоянный, когда передаётся на устройство.

В зависимости от частоты тока в работу включаются магнитная индукция или магнитный резонанс.

Магнитно-индукционные станции

Они передают энергию на расстояние около 10 мм и используют для этого частоту переменного тока 100–357 кГц. Чтобы зарядить смартфон с помощью такой станции, он должен поддерживать конкретный диапазон её частот.

Магнитное поле не проходит через металл, поэтому беспроводная зарядка возможна только на смартфонах, задняя панель которых сделана из стекла или пластика. При этом даже толстый защитный чехол может помешать процессу зарядки.

По принципу магнитной индукции работают беспроводные зарядки Qi и PMA.

Qi

Разработкой стандарта Qi с 2008 года занимается организация Wireless Power Consortium (WPC), в которую входят производители зарядок из Америки, Европы и Азии. Его спецификации находятся в общем доступе Qi wireless power specification.

Этот стандарт беспроводной зарядки используют в iPhone 8 и более новых смартфонах Apple, а также во всех устройствах Samsung линейки Galaxy S последних пяти лет.

С ним также работают компании Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola, Nokia, HTC.

PMA

Разработкой стандарта PMA с 2012 года по 2015-й занималась организация Power Matters Alliance (PMA).

Он в большей мере распространён в США. Там его продвигалиAT&T removed Qi wireless charging in the Lumia 1520 to make room for PMA сотовый оператор AT&T и сеть кофеен Starbucks.

Сегодня Power Matters Alliance в составе AirFuel Alliance занимается развитием альтернативного типа беспроводной зарядки AirFuel. Но вместе с Qi этот стандарт до сих пор поддерживают смартфоны Samsung, включая последние флагманы Galaxy S10, S10+ и S10e.

Магнитно-резонансные станции

В отличие от станций, работающих на магнитной индукции, в них применяется увеличенная вплоть до 6,78 МГц частота тока. Это позволяет расширить радиус зарядки до 40–50 мм.

В таких беспроводных зарядках также используется набор из двух катушек. Но они могут не находиться друг напротив друга, поэтому зарядные устройства необязательно должны быть выполнены в виде подставок или ковриков.

По принципу магнитного резонанса работают беспроводные зарядки стандартов Rezence и AirFuel.

Rezence

Разработкой Rezence с 2012 года по 2015-й занималась организация Alliance for Wireless Power (A4WP).

За счёт увеличения расстояния зарядки стандарт позиционировали как более удобную альтернативу Qi и PMA. Сейчас A4WP входит в состав AirFuel Alliance и работает над стандартом AirFuel.

Rezence продвигали производители комплектующих Broadcom, Gill Electronics, Integrated Device Technology (IDT), Intel, Qualcomm, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, а также WiTricity.

AirFuel

Этот тип беспроводной зарядки ещё не вышел в массовое производство. Потенциал его распространения пока неясен, но компания Huawei планируетHuawei puts on a resonant wireless charging AirFuel комплектовать им все свои смартфоны.

Разработкой стандарта AirFuel, который станет продолжением Rezence, с 2015 года занимается организация AirFuel Alliance.

В теории AirFuel можно спрятать даже под стол или другую поверхность. Через неё станции смогут одновременно работать с несколькими устройствами: смартфонами, наушниками, ноутбуками.

Что такое QI и как она работает?

Смартфон с беспроводной зарядкой в техническом плане мало чем отличается от обычного телефона. Главное различие — это наличие внутри корпуса (в 99% — сразу за задней крышкой) индукционной катушки, соединенной с контроллером питания.

То есть когда пользователь кладет телефон на специальную QI-панель, излучающей электрическое поле, интегрированная в смартфон индукционная катушка начинает вырабатывать электричество и подавать его в контроллер питания. Тот, в свою очередь, выравнивает напряжение до требуемых 4,2В и заряжает встроенную аккумуляторную батарею.

А можно заряжать телефон одновременно и по QI, и с помощью кабеля? Нет, контроллер питания «пропустит» только один источник электрического тока.

И вместе с этим можно заметить главный недостаток телефонов с QI — задняя их крышка не может быть изготовлена из металла (так как проводник не пропускает через себя электрическое поле, а поглощает его).

Поэтому такие смартфоны чаще всего имеют либо пластиковый, либо стеклянный корпус (по бокам металлическая вставка может присутствовать, выступая в качестве армирующего элемента).

В чем плюсы и минусы бесконтактной зарядки

В наше время технологии беспроводного заряда Qi находятся на начальном этапе своего развития, очевидно, что у таких устройств есть свои плюсы и минусы. Со временем список плюсов будет только увеличиваться, а минусы исправляться.

Перед покупкой телефона или адаптера следует обязательно о них знать, так как стоимость топовых гаджетов с бесконтактным способом заряда может сильно отличать от своих меньших братьев, а ожидаемого эффекты вы можете не получить или наоборот откроете для себя новые возможности.

Плюсы

К преимуществам беспроводных зарядок следует отнести следующие:

простота использования, вам нужно совершить меньше движений, чтобы начать восполнение энергии — просто кладете смартфон на станцию, и процедура начинается
нет необходимости подыскивать провода с подходящим разъемом (USB-C, Lightning, microUSB)
фактически не происходит износа кабелей, разъемов, коннекторов
мобильность, возможно пользоваться везде, где есть доступ (дома, в машине, на работе, в офисе)
взаимный заряд двух смартфонов, при условии, что они оба оснащены такими устройствами
безопасность, уровень излучения SAR устройства удовлетворяет международным стандартам и нормам

Нужно знать! Устройство абсолютно безопасно для человека. Будьте уверены, что прибор не нанесет вам вред! Для человека сила тока даже не ощутима. Правда, не рекомендуется находится рядом с магнитными полями людям, использующим кардиостимуляторы. Но радиус действия современных Qi-зарядок крайне мал, так что никакой опасности нет и беспокоиться не о чем.

Производители постоянно совершенствуют технологию, в условиях конкурентного рынка оснащают свои устройства все новыми функциями, в будущем возможно появятся:

Возможность заряда на расстоянии до 10м и более
Подача заряда независимо от позиции устройства в пространстве
Одновременное заряжание большего количества устройств
Более быстрый процесс заряда новых типов аккумуляторов
Повсеместное использование в других отраслях: в автомобилестроении, промышленности и других сферах жизни
Энергосбережение

В будущем этот список обязательно станет существенно шире.

Минусы

Как и все устройства, они не лишены недостатков. Среди основных стоит отметить такие:

устройство имеет меньший КПД, поэтому заряжает немного медленнее
крайне редко станция входит в базовую комплектацию, чаще ее приходится покупать отдельно
нет возможности пользоваться смартфоном во время зарядки, ведь когда вы поднимете его с базы, подача энергии прекратится
есть риск того, что вы случайно сдвинете гаджет с места, и из-за этого он перестанет заряжаться
чехол возможно придется каждый раз снимать, особенно если в нем присутствуют стальные детали или он полностью металлический. Для такой зарядки лучше использовать пластиковый или силиконовый чехол, возможно в них он будет заряжать чуть медленнее, но вы этого не заметите.

Принцип работы беспроводной зарядки

В основу работы беспроводной передачи электрической энергии положен принцип электромагнитной индукции.
При подаче переменного тока на проводящую катушку возникает электромагнитное поле в пространстве. Если в это переменное электромагнитное поле поместить проводник (провод), то под воздействием меняющегося магнитного поля в нем возникнет электродвижущая сила. Вот эта электродвижущая сила (ЭДС) и создает во второй катушке (приемнике) электрический ток.

Все это немного сложно, если совсем просто, то благодаря электромагнитной индукции когда поместить рядом две катушки и на одну из них подать переменный электрический ток, то во второй возникнет свой переменный ток. Преобразовав этот переменный ток в постоянное напряжение нужной величины можно зарядить аккумулятор.

Для достижения большей эффективности (КПД) приемник должен располагаться рядом с передатчиком. Иначе большая часть поля расходуется впустую.

Использование резонанса (работа на одной частоте) позволяет немного увеличить расстояние между приемным и передающим модулем.

Передающее устройство нужно подключать к розетке сетевого напряжения, так что совсем избавиться от проводов не получиться.

Связь между катушками осуществляется посредством электромагнитного поля, которое проходит через воздушный зазор, так же может проходить и через пластик, дерево и другие не металлические поверхности.

Логика работы беспроводной зарядки для телефона:

Сетевое напряжение преобразуется в высокочастотный переменный ток (АС).
Переменный ток (АС) подается на передающую катушку с помощью электронной схемы передатчика. Этот ток индицирует электромагнитное поле в передатчике.
Если в пределах заданного расстояния находится приемная катушка, то на нее начинает действовать переменный магнитный поток.
Магнитный поток генерирует переменный ток в приемнике.
Ток, протекающий в катушке приемника, преобразуется в постоянное напряжение (DC) с помощью электронной схемы. Этим постоянным напряжением и идет подзарядка аккумулятора.

При применении электромагнитной индукции в зарядном устройстве нужно точно располагать катушки приемника и передатчика друг относительно друга. Даже есть рисунок на предающем устройстве, как правильно располагать смартфон. Скорость зарядки будет меньше, чем при использовании проводной зарядки. В одно время может заряжаться только одно устройство.

При использовании резонансной зарядки параметры меняются. Как выше написано, принцип резонанса предполагает настройку передающего контура и приемного на одну частоту. Но есть несколько отличий от метода использования только электромагнитной индукции.

Большая свобода в пространстве: теперь не нужно точно позиционировать телефон на передающем модуле.

Появляется возможность зарядки нескольких устройств. Это возможно при использовании нескольких катушек со своими частотами.

Увеличивается скорость зарядки.

Как заряжать беспроводной зарядкой

Пользоваться беспроводной зарядкой для телефонов Samsung довольно просто. Вне зависимости от модели процесс подключения адаптера осуществляется в такой последовательности:

Подключить зарядное устройство к сети.
Положить телефон на док-станцию.
Дождаться окончания подзарядки аккумулятора.

Устанавливать смартфон на источник электромагнитного излучения следует только экраном вверх. Это необходимо для того, чтобы минимизировать расстояние между передатчиком и приёмником. Также следует придерживаться рекомендации производителя насчёт расположения мобильника строго по центру док-станции, в противном случае, процесс зарядки телефона может не активироваться.

При использовании отдельного модуля для зарядки гаджета достаточно совместить съёмный ресивер с источником электромагнитных волн, а сам приёмник подключить к Micro-USB или USB type-C входа телефона.