Как работает беспроводная зарядка

Как работает беспроводная зарядка

1 часть
Как работает беспроводная зарядка
2 часть
Как работает быстрая зарядка в телефоне

Всё дело в магнитном поле.

Если вы пользовались беспроводным зарядным устройством, вы знаете: 

  1. Оно ни разу не беспроводное. Всё равно провод от зарядного устройства идёт к розетке.
  2. Правильно положить телефон на зарядное устройство — та ещё задачка.
  3. Телефон с обычной проводной зарядкой можно воткнуть в розетку и взять в кроватку. А на беспроводной — терпи, пока зарядится. 

Но если отложить все неудобства — конечно, выглядит волшебно. Разберёмся, как это устроено с точки зрения физики.  

Физика и магнитное поле

Если сильно упростить, то любая беспроводная зарядка основана на эффекте, который мы знаем из уроков физики:

когда по проводу идёт ток, вокруг провода образуется магнитное поле. 

Выглядит это примерно так:

Если сильно упростить, то любая беспроводная зарядка основана на эффекте, который мы знаем из уроков физики

Но у магнитного поля есть и обратное свойство: если его точно так же пустить вдоль другого провода, то в этом проводе появится ток:

Как работает беспроводная зарядка: у магнитного поля есть и обратное свойство: если его точно так же пустить вдоль другого провода, то в этом проводе появится ток

Получается, что если мы сформируем такое же магнитное поле вокруг провода, то сможем подключить этот провод к батарее, чтобы она заряжалась. Это можно сделать, например, так:

  1. Положить рядом два провода
  2. Пустить по одному ток
  3. Смотреть, как во втором тоже появляется ток

Чем ближе провода друг к другу — тем лучше.

Беспроводная зарядка: чем ближе провода друг к другу — тем лучше

Но чтобы в новом проводе тока хватало для заряда батареи, у нас должно быть достаточно сильное магнитное поле. Самый простой способ получить поле посильнее — скрутить много витков провода по спирали.

Скручиваем провод

Если мы возьмём длинный провод и скрутим его по спирали, то у нас получится катушка,  магнитное поле будет сильнее и будет распределяться так:

Если мы возьмём длинный провод и скрутим его по спирали, то у нас получится катушка

Если мы пустим по этой спирали ток, а сверху положим такую же спираль, то в ней появится такой же ток, только на 20–25% слабее. Потери связаны с преобразованием магнитного поля в электричество, поэтому обычно на спираль подают ток побольше, чтобы на выходе получить нужные значения.

Обычно на спираль подают ток побольше, чтобы на выходе получить нужные значения

Для беспроводной зарядки одну такую спираль подключают через преобразователь к розетке, а другую встраивают в телефон. Когда мы положим такой телефон на площадку, под которой будет катушка под напряжением, то спираль телефона уловит это магнитное поле, преобразует его в электричество и будет заряжать батарею.

Но не всё так просто

Чтобы беспроводная зарядка работала эффективно, катушки зарядки и телефона должны быть как можно ближе друг к другу. Идеально, если их центры совпадут — тогда потери будут минимальные. Но мы часто видим, как телефоны просто кладут на любое место площадки, а зарядка всё равно идёт как нужно. 

Чтобы это было возможно, производители делают несколько катушек на площадке. Например, можно расположить несколько катушек рядом друг с другом, а сверху в промежутки положить ещё несколько. Тогда телефон почти всегда будет лежать над одной из катушек и будет заряжаться.

Чтобы зарядка понимала, какую катушку нужно использовать, она по очереди даёт ток на каждую и таким образом определяет, к какой катушке телефон лежит ближе всего.

Ещё зарядки отличаются по мощности — например, есть зарядки на 5, 10 и 20 ватт. Чтобы зарядка понимала, на какую мощность рассчитан ваш телефон и вообще подходил ли эта зарядка к телефону, она с помощью того же магнитного поля обменивается с телефоном данными. Если всё в порядке — заряд идёт, если нет — то всё отключается или зарядка идёт на минимальной мощности.

Стандарты беспроводных зарядок

Qi. Самый популярный стандарт, который поддерживают почти все телефоны. Его минус — нужно очень точно расположить телефон над катушкой, чтобы всё работало как нужно. Именно для этого делают несколько катушек в зарядке. Максимальное расстояние для заряда — 4 сантиметра, а максимальная мощность — 120 ватт.

PMA. Использует тот же принцип, что и Qi, но работает на другой частоте тока в катушке. Его поддерживают меньше телефонов, но есть и такие модели, которые работают с обоими стандартами. Ещё PMA-зарядки встраивает Старбакс в столы у себя в кофейнях.

Есть и другие стандарты для беспроводной зарядки устройств, но в телефонах они не применяются и рассчитаны на промышленные устройства, электромобили и остальную технику.

Паранойя

Вызывают ли беспроводные катушки рак, импотенцию, слабоумие? Не более, чем любая проводка в вашем доме. Беспроводная зарядка — это просто два мотка проволоки под напряжением.

Можно ли через беспроводную зарядку считать данные телефона? Нет, но можно — через беспроводную технологию NFC, если ваш телефон готов этими данными поделиться. 

Можно ли с помощью беспроводной зарядки размагнитить банковскую карту? Если карта с магнитной полосой и вы положите ее между зарядной станцией и телефоном надолго, то магнитная полоса может повредиться. Карта с чипом — нет. 

Можно ли приготовить или разогреть на беспроводной зарядке еду? Можно, если ваша еда — свёрнутая в спираль медная проволока, а у зарядной станции будет мощность в 100—200 раз выше, чем у современных. Проволока нагреется, её можно будет съесть. (Это шутка, не ешьте медную проволоку).

Текст и иллюстрации

Миша Полянин


Редактор

Максим Ильяхов


Корректор

Ира Михеева


Иллюстратор

Даня Берковский


Вёрстка

Маша Дронова


Доставка

Олег Вешкурцев

Веб-разработка — это новый черный
А мы знаем толк в моде и поможем освоить новую специальность за полгода.
Посмотреть
Фронтенд — это новый черный
easy