Беспроводная зарядка — это специальное устройство, которое позволяет быстро заряжать телефон, наушники или умные часы. Здесь нет ни одного кабеля, а запитывать гаджет можно за счет технологии Qi. Итак, разберемся, как включить беспроводную зарядку и в каких случаях она будет отличным вариантом.
Подобрать аксессуары для телефонов вы можете на OLX. Здесь есть и беспроводные зарядки, и наушники, и другие гаджеты для удобного использования смартфона.
Принцип работы беспроводной зарядки
Wireless charger (это наиболее популярный вариант, как называется беспроводная зарядка) работает за счет специальной технологии. Ей примерно десяток лет. Многие современные гаджеты поддерживают такой способ зарядки, в том числе планшеты, наушники и умные часы.
Основы технологии Qi
Qi — это один из наиболее популярных стандартов в беспроводных зарядках. Разработан он компанией WPC. Суть состоит в индукционной передачи энергии самому гаджету. Работает такая технология на расстоянии до четырех сантиметров.
В этом стандарте устройства соответствуют таким требованиям:
- напряжение составляет 5 В;
- сила тока варьирует от 1 до 2 А;
- мощность — от 5 до 15 Вт.
Удобно, что можно заряжать сразу несколько гаджетов. Все зависит от количества индукционных катушек.
Как происходит передача энергии?
Принцип работы беспроводной зарядки довольно прост:
- выходное напряжение преобразуется в переменный ток;
- сила тока направляется на катушку, отчего происходит индуцирование магнитного поля;
- энергия распространяется на катушки устройства, которые нужно зарядить;
- энергия равномерно передается между передатчиком и приемником;
- ток на приемнике преобразуется в стабильный.
Если вы слышали истории о том, как зарядить телефон без зарядки через Блютуз или ВайФай, то знайте, что это мифы. Тогда как магнитная зарядка без подключения через розетку к сети — реальность.
Ограничения и особенности технологии
Учитывайте, что беспроводные зарядки работают медленнее проводных с такими же характеристиками. При этом между девайсами должна быть специальная совместимость и поддержка одних и тех же стандартов. Для удачной зарядки нужно либо снимать чехол, либо использовать специальные модели, которые пропускают ток.
Важно понимать, что зарядную станцию все равно нужно подключать к сети. Кабели отсутствуют только между станцией и самим гаджетом-приемником.
Как выбрать беспроводную зарядку?
Чтобы ваше беспроводное зарядное устройство служило долго и не влияло негативно на аккумулятор гаджетов, следует правильно его выбирать.
Совместимость устройств
Для начала проверьте, что ваш телефон или другой гаджет, который вы планируете заряжать таким образом, поддерживает тот же стандарт, что и зарядная станция.
Некоторые производители выпускают устройства только для своих гаджетов. Например, Apple предлагает зарядку MagSafe Duo Charger исключительно для «яблочной» продукции. А соединения с телефонами, например, Samsung или Xiaomi, не будет.
Мощность зарядного устройства
Мощность — наиболее важная характеристика. Станция должна выдавать столько ватт, сколько может поддержать телефон. В характеристиках смартфона проверьте, какую беспроводную зарядку он поддерживает.
Размеры и дизайн
Размер напрямую влияет на функциональность станции. От этого зависит мощность, возможность обслуживания нескольких устройств, мобильность. А вот внешний вид выбирается на свой вкус.
Наличие дополнительных функций
Проверяйте и дополнительные опции. Наиболее распространенные среди них:
- быстрая зарядка — позволяет сократить время для полного наполнения аккумулятора за счет большей мощности;
- охлаждение — контролирует температуру во время работы и предотвращает перегрев устройства;
- энергосбережение — режим «умной зарядки» прекращает подачу энергии, когда заряд достигает 100%;
- интеграция с умными домом — включает контроль через приложение на смартфоне, поддержку голосового управления.
Эргономика и дизайн тоже могут содержать дополнительные опции. Например, складная конструкция для мобильности или LED-подсветка для интерьера.
Бренды и отзывы
Ориентируйтесь при выборе беспроводной зарядки на известных производителей и их репутацию. Часто выбирают товары таких брендов, как:
- Apple;
- Belkin;
- Logitech;
- Nanami;
- Choetech;
- Anker
- Xiaomi.
Не забывайте проверять совместимость с вашим устройством.
Как пользоваться беспроводной зарядкой?
Итак, вы уже выбрали подходящий зарядный аксессуар. А теперь переходим к тому, как подключить беспроводную зарядку и пользоваться ею.
Проверьте совместимость устройства
Начните подключение с проверки совместимости моделей. Напомним, что Apple и некоторые другие бренды выпускают устройства только для своих брендовых гаджетов. Убедиться в поддержке того или иного стандарта вы можете в официальной инструкции.
Подключите зарядное устройство к сети
Подключите беспроводную зарядную станцию к источнику питания с помощью кабеля и адаптера. Если предусмотрен индикатор, проверьте, загорелся ли он после подключения.
Установите устройство на платформу зарядки
Теперь поместите телефон или другой гаджет в центр платформы зарядного устройства. Для правильной зарядки катушка телефона должна совпадать с катушкой зарядки. Гаджет-приемник должен лежать ровно и не сдвигаться, иначе результата не будет.
Как понять, что зарядка началась?
Есть несколько способов, как проверить начало зарядки:
- посмотреть на индикатор на зарядной станции;
- обратить внимание на значок зарядки на экране гаджета или в строке состояния.
Обычно сам производитель в инструкции дает детальную информацию о том, как управлять станцией и определять работу устройства по разным факторам.
Влияние чехлов и аксессуаров на эффективность зарядки
Можно подбирать специальные чехлы, совместимые с беспроводной зарядкой. Они имеют специальную зону, которая лучше пропускает ток. Если такой аксессуар вы не нашли или не хотите им использовать, нужно снимать чехол.
Влиять на эффективность зарядки могут металлические элементы, магниты, банковские карты. Их нужно убирать.
Советы по использованию
Завершаем ликбез об использовании беспроводной зарядки несколькими полезными рекомендациями.
Устанавливайте зарядное устройство в удобном месте
Выберите правильное место, доступ к которому у вас будет постоянно. Например, это может быть прикроватная тумбочка, рабочий стол или полка в гостиной. Убедитесь, что поверхность ровная и стабильная, а на станцию не будут влиять перепады температуры и высокая влажность. Лучше не оставлять устройство под прямыми солнечными лучами, около радиатора или увлажнителя воздуха.
Очищайте контактную поверхность от пыли и грязи
Регулярно протирайте зарядную станцию. Для этого используйте мягкую ткань или микрофибру, чтобы удалять пыль с поверхности. Это улучшит контакт между приемником и зарядным устройством.
Не используйте агрессивные средства. Например, гель с абразивными частицами и спирт лучше отложить в сторону.
Используйте оригинальные аксессуары
Выбирайте оригинальные или сертифицированные зарядки. Это же касается адаптеров и переходников. Лучше заплатить чуть больше за оригинальный товар, но не волноваться о проблемах с перегревом.
Часто задаваемые вопросы
Дополним материал вопросами, которые часто возникают у тех, кто впервые сталкивается с беспроводными технологиями зарядки.
Можно ли пользоваться телефоном во время зарядки?
Да, во время беспроводной зарядки можно использовать телефон. Но тогда ваш гаджет требует больше энергии, а значит на зарядку уйдет больше времени.
Влияет ли беспроводная зарядка на срок службы аккумулятора?
Беспроводная зарядка может слегка ускорить износ аккумулятора из-за повышенного тепла, но современные устройства оснащены системами защиты, которые минимизируют негативное воздействие.
Чем отличается быстрая беспроводная зарядка от обычной?
Быстрая беспроводная зарядка имеет высокую мощность (обычно от 20 Вт и выше). А это позволяет заряжать устройство быстрее.
Каковы возможные проблемы при использовании беспроводной зарядки?
Среди потенциальных проблем могут быть перегрев телефона, несовместимость с некоторыми зарядными устройствами, медленная зарядка (по сравнению с проводными методами).
Подводим итоги
Итак, беспроводная зарядка в телефоне — это отличный вариант для тех, кто хочет избавиться от лишних кабелей. Частое использование этого метода может негативно влиять на аккумулятор смартфона. Но во время отсутствия электроэнергии для повербанков — это отличный вариант.
Выбирая зарядную станцию, обязательно проверьте совместимость с вашими гаджетами и подберите правильные аксессуары, например, чехлы. Что касается мощности и других технических характеристик, сверьтесь с рекомендациями производителя.
Как работает беспроводная зарядка для телефона
Мобильные технологии
20.10.2019
Современные телефоны разряжаются довольно быстро, особенно если использовать их для просмотра фильмов и прохождения уровней в играх. Заряжать устройство посредством обычного кабеля не всегда удобно. Иногда длины шнура не хватает из-за нестандартного расположения розетки, а что происходит чаще всего – блок питания или разъём попросту выходит из строя. Производители смартфонов идут в ногу со временем, поэтому в магазинах можно встретить так называемые беспроводные зарядки. В основном они представляют собой платформу, на которую кладётся сам аппарат, после чего он начинает заряжаться без подключения с помощью провода. Давайте подробно рассмотрим, как работает беспроводная зарядка для телефона, а также разберёмся с принципом её использования.
Содержание
Что такое беспроводная зарядка
По названию можно догадаться, что беспроводная зарядка позволяет заряжать различные устройства без использования проводов. Это может быть не только телефон, но и камера, фотоаппарат, планшет, умные часы, наушники и прочая техника. Естественно, для того чтобы это работало, заряжаемое устройство должно поддерживать беспроводную зарядку. Если такой поддержки нет, то в некоторых случаях ее можно реализовать при помощи специального чехла.
Подобный способ зарядки значительно экономит время и позволяет отказаться от использования кабелей и разъемов. Пользователю достаточно положить свой телефон на специальную платформу, и аккумулятор в автоматическом режиме начнёт наполняться. А чтобы прервать процесс зарядки нужно просто взять устройство в руки, отнеся его от источника энергии на 5-10 см.
Стандарт беспроводной зарядки Qi
Многие думают, что беспроводная зарядка появилась совсем недавно, однако это ошибочное мнение. Компания Wireless Power Consortium еще в 2008 году представила технологию беспроводной зарядки, работающую по стандарту WPC. Такое название не закрепилось в памяти людей, поэтому в различной литературе и описаниях чаще всего можно встретить обозначение Qi.
В стандарте WPC прописано, что беспроводная зарядка работает благодаря двум катушкам, взаимодействующим между собой. Одна из них расположена в платформе, а другая – в телефоне пользователя. Поэтому и получается, что магнитное поле охватывает две катушки, тем самым заряжая батарею устройства.
На сегодняшний день многие аэропорты и автовокзалы предлагают своим посетителям зарядить смартфон или планшет полностью без проводов. Как раз здесь и используется стандарт Qi. Однако не каждый телефон может заряжаться по «воздуху», поэтому если вы захотите приобрести подобную технологичную платформу, обязательно почитайте характеристики своего устройства.
Принцип работы беспроводной зарядки телефона
Принцип работы беспроводной зарядки довольно прост, конечно, если не вдаваться в физические подробности. Пользователь заранее подключает специальную платформу к источнику питания, а после кладёт на неё смартфон. Кажется, что всё так просто, но на деле же всё происходит немного иначе. В платформу встраивается индукционная катушка, которая выполняет функцию приёмника и передатчика.
Точно такая же катушка расположена и в телефоне пользователя. После подключения платформы к источнику тока вокруг катушки формируется магнитное поле. Когда вы кладёте телефон на саму панель между двумя катушками начинается взаимодействие. Электромагнитные волны преобразуются в электричество, которое и заряжает аккумулятор телефона.
Более наглядно процесс представлен на изображении выше. Желтым цветом как раз и показаны магнитные волны, преобразующиеся в электроэнергию.
Что такое обратная беспроводная зарядка
Обратная беспроводная зарядка – это ещё более усовершенствованная версия этой технологии. Впервые она появилась в 2018 году на ряде смартфонов Huawei и Samsung. Её суть сводится к тому, что при помощи одного телефона можно заряжать другой, причём полностью без проводов.
Достаточно прислонить два аппарата друг к другу и активировать необходимую функцию в настройках. Это очень удобно, так как избавляет людей от необходимости носить с собой портативные зарядки.
Как пользоваться беспроводной зарядкой
Пользоваться беспроводной зарядкой так же легко, как и обычной, работающей посредством подключения по кабелю. Однако для наглядности приводим подробную инструкцию:
- Подключите беспроводную зарядку к источнику питания. Это может быть USB-порт компьютера или обычная розетка. После выполнения этого действия устройство должно подать какой-то сигнал, чаще всего световой или звуковой.
- Расположите телефон на платформе беспроводной зарядки. Чаще всего особых требований к этому нет, но лучше класть телефон по центру блока. Если зарядка не началась, то проверьте, активирована ли в настройках подобная опция.
Как видите, принцип действий очень даже простой, поэтому с ним справится любой пользователь.
Таким образом, беспроводная зарядка – это специальная платформа, на которую кладётся телефон для начала зарядки аккумулятора. Принцип её работы сводится к взаимодействию магнитных полей между двумя индукционными катушками, расположенными в телефоне и самом приборе.
Какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку
Сейчас технология беспроводной зарядки активно набирает популярность и ее поддерживают все больше новых телефонов. На данный момент, заряжать без проводов можно практически все флагманские модели. Ниже мы приведем актуальный список моделей с беспроводной зарядкой.
Смартфоны Apple iPhone:
- iPhone 8/8 Plus;
- iPhone X;
- iPhone XS, XS Max;
- iPhone XR;
- iPhone 11, 11 Pro, 11 Pro Max;
Смартфоны Huawei:
- HUAWEI Mate 20 RS PORSCHE DESIGN;
- HUAWEI Mate 20 Pro;
- HUAWEI P30 Proа;
- HUAWEI Mate 30, Mate 30 Pro;
Смартфоны Samsung:
- Samsung Galaxy Note 5, Note 8, Note 9;
- Samsung Galaxy S6/S6 Edge;
- Samsung Galaxy S7/S7 Edge;
- Samsung Galaxy S8/S8 Plus;
- Samsung Galaxy S9/S9 Plus;
- Samsung Galaxy S10e/S10/S10 Plus;
- Samsung Galaxy Note 10+/Note 10;
Смартфоны LG:
- LG G3;
- LG V30/V30+;
Смартфоны Xiaomi:
- Xiaomi Mi Mix 2S;
- Xiaomi Mi Mix 3;
- Xiaomi Mi 9;
Смартфоны Google Nexus и Pixel:
- Nexus 4;
- Nexus 5;
- Nexus 6;
- Google Pixel 3;
- Google Pixel 3 XL;
- Google Pixel 4, 4 XL;
Смартфоны Sony:
- Sony Xperia XZ2 Premium;
- Sony Xperia XZ3;
Смартфоны ZTE:
- ZTE V975;
- ZTE Axon 9 Pro;
Смартфоны Nokia:
- Nokia Lumia 1520, 720, 735, 820, 830, 920, 928, 930, 950;
- Nokia 8 Sirocco;
Смартфоны Doogee:
- Doogee S80/S80 Lite;
- Doogee S70;
- Doogee S60/S60 Lite;
Смартфоны Blackview:
- Blackview BV9600 Pro;
- Blackview BV9500/BV9500 Pro;
- Blackview BV6800 Pro;
- Blackview BV5800 Pro;
Об авторе
Основатель проекта «Смартфонус» и автор более 2000 статей на тему ИТ для разных сайтов.
#статьи
-
0
Что такое беспроводная зарядка и как она работает
И почему в беспроводной зарядке всё равно есть провода.
Иллюстрация: Оля Ежак для Skillbox Media
Филолог и технарь, пишет об IT так, что поймут даже новички. Коммерческий редактор, автор технических статей для vc.ru и «Хабра».
Беспроводная зарядка (англ. wireless charging) — способ передачи электроэнергии от зарядной станции к аккумулятору устройства без проводов. Положил смартфон на стол — и гаджет заряжается. Магия? Нет, физика!
Разберёмся, как это происходит
- Как работает беспроводная зарядка
- Стандарты беспроводной зарядки
- Почему нельзя увеличить мощность беспроводной зарядки
- Как правильно пользоваться беспроводной зарядкой
- Плюсы и минусы
ЭКСПЕРТ
Эксперт Skillbox. Дипломированный специалист Cisco, автор статей о машинном зрении и математической обработке изображений. Более семи лет обучает студентов по всему миру. Ведёт телеграм-канал «Кудрявый микрофон».
Если быть честными до конца, то провода в беспроводной зарядке всё же есть: зарядная станция в любом случае подключается к розетке. А вот энергия от станции к смартфону передаётся уже «по воздуху».
В основе работы беспроводной зарядки лежит принцип электромагнитной индукции, явление которой было открыто Майклом Фарадеем ещё в 1831 году.
Коротко механизм работы беспроводной зарядки можно описать так. Есть две медные катушки. Одна установлена в зарядной станции — это передатчик. Другая расположена в корпусе смартфона, умных часов или иного гаджета — это приёмник. Зарядная станция подключается к электросети и генерирует на своей катушке переменное магнитное поле. Его улавливает катушка-приёмник и подаёт ток на устройство.
На схеме ниже изображена схема работы электромагнитной индукции в беспроводной зарядке:
- Катушка-передатчик в зарядной станции посылает сигнал.
- Сигнал ищет катушку-приёмник, установленную в устройстве, например в смартфоне.
- Если катушка найдена, то в игру вступает электромагнитная индукция.
- Внутри катушки передатчика начинает течь электричество.
- Появляется электромагнитное поле, которое улавливает катушка-приёмник в смартфоне.
- Электроны, захваченные приёмной катушкой смартфона, начинают течь вокруг неё, заряжая аккумулятор устройства.
Инфографика: Оля Ежак для Skillbox Media
Qi (произносится как «чи») — самый распространённый стандарт беспроводной зарядки, передающий энергию на расстоянии до 4 см. Его представили в 2008 году, а разработкой занималась организация «Консорциум беспроводной энергии». Минимальная возможная мощность зарядных устройств стандарта Qi составляет 5 ватт, но чаще всего встречаются модели мощностью до 15 ватт.
Катушки в гаджетах и зарядных станциях могут передавать не только энергию, но и данные на скорости до 2 кбит/с. Это нужно для того, чтобы зарядная станция могла отслеживать процесс зарядки смартфона и вовремя отключать подачу энергии. Иначе аккумулятор может перегреться, выйти из строя или воспламениться.
Изображение: Olli Niemitalo / Wikimedia Commons
Подавляющее большинство устройств с беспроводной зарядкой сегодня работают по стандарту Qi. Ведь благодаря ему удалось достичь соглашения между производителями гаджетов о том, на каких частотах должны работать зарядные устройства, какие должны быть конструкционные требования к зарядным станциям и гаджетам для обеспечения максимальной совместимости и безопасности в работе.
MagSafe — усовершенствованный стандарт Qi от компании Apple, который представили в 2021 году. От оригинала разработка купертиновцев отличается наличием магнитов на задней крышке смартфона и зарядной станции. Благодаря этому можно точно расположить катушки друг под другом и избежать потерь энергии. В итоге процесс зарядки с помощью MagSafe получился более стабильным.
Инфографика: Оля Ежак для Skillbox Media
Инженеры Apple решили, что магниты под крышкой смартфона можно использовать не только для зарядки и выпустили целую линейку аксессуаров. К примеру, к смартфону можно прикрепить кардхолдер или подставку. Сторонние производители также подхватили идею и начали делать автомобильные держатели с поддержкой MagSafe, которые одновременно удерживают смартфон на приборной панели автомобиля и заряжают его.
Если не хочется использовать MagSafe, то все смартфоны Apple по умолчанию совместимы со стандартом Qi. Поэтому пользователь не привязан к фирменным магнитным станциям и может выбирать удобный способ зарядки.
PMA — стандарт беспроводной зарядки, разработанный организацией Power Matters Alliance. От Qi он отличается повышенной частотой тока, варьирующегося от 277 до 357 кГц вместо 205 кГц у Qi. В Европе он так и не стал популярным, но прижился в Северной Америке.
Оператор сотовой связи AT&T встраивал зарядные станции стандарта PMA в столики в кофейнях Starbucks. Благодаря этому у посетителей появилась возможность подзарядить смартфон во время кофе-брейка или обеда.
Изображение: yoganshi shah / X
Rezence — стандарт, разработанный инженерами Alliance for Wireless Power (A4WP). Его особенность в том, что вместо индукционных полей используется электромагнитный резонанс. Это позволяет получить больше мощности на выходе и увеличить область распространения волн для одновременной зарядки нескольких гаджетов.
Этот стандарт так и не стал популярным среди производителей гаджетов, но им заинтересовались разработчики электромобилей. Например, компания Qualcomm предложила технологию Halo WEVC, которая позволяет заряжать аккумулятор автомобиля. Для этого катушку-приёмник устанавливают в авто, а катушку-передатчик — под асфальтовое покрытие на парковке. Таким образом, электрокар можно заряжать без проводов.
Это особенно полезно для посетителей торговых центров, которые могут подзарядить аккумулятор, пока делают покупки. Ещё один плюс в том, что с собой не надо возить адаптер для зарядки и возиться с разными типами портов у автопроизводителей.
Производители смартфонов уже давно научились делать мощные блоки питания для быстрой зарядки по проводу. На выходе они выдают до 100 ватт мощности и могут полностью зарядить смартфон за час. Беспроводные зарядные станции пока не могут похвастаться такими показателями и ограничены мощностью до 15 ватт.
При этом нельзя просто подать больше энергии на зарядную станцию, так как лишние ватты конвертируются в выделяемое тепло. Нагревание аккумулятора смартфона уменьшает его срок службы и снижает доступный объём. В итоге устройство придётся заряжать чаще.
Поэтому производители стараются улучшить качество зарядки, а не просто увеличить мощность. Например, используют умные станции с подвижными катушками, которые располагаются точно под заряжаемым устройством. В итоге получается более эффективно использовать энергию, но такие изыски дорого обходятся покупателям.
В 2018 году Apple анонсировала станцию беспроводной зарядки AirPower. По плану станция должна была заряжать одновременно три устройства. Стандарт Qi не поддерживает эту функцию, но Apple пыталась обойти это ограничение с помощью увеличения числа катушек до 16 штук.
Изображение: 91Tech / Wikimedia Commons
Инженерам удалось добиться одновременной зарядки нескольких устройств, но появились другие проблемы. Такое большое количество катушек сильно нагревало саму станцию и заряжаемые гаджеты. Потенциально это могло вызвать возгорание. Ещё тестеры заметили, что электромагнитное поле AirPower может влиять на другие устройства, например отключать кардиостимуляторы. И самое безобидное — зарядная станция изрядно шумела.
Спустя год проект закрыли из-за невозможности реализовать безопасное устройство подобного класса. Примечательно, что изначально инженеры Apple планировали использовать до 32 катушек, но не смогли совладать даже с 16.
Беспроводная зарядка кажется максимально простым процессом: положил смартфон на зарядную станцию и забыл про него на несколько часов. Однако есть пара нюансов, которые позволят избежать деградации аккумулятора и повысят уровень безопасности:
- Размещайте смартфон или другой гаджет ровно по центру зарядной станции. Чем дальше от середины находится устройство, тем больше энергии будет рассеиваться, уменьшая эффективность зарядки.
- Используйте качественный кабель для подключения зарядной станции в сеть, рассчитанный на передачу тока большой мощности. Если это не учитывать, есть шанс, что из строя выйдет как зарядная станция, так и смартфон.
- Если ваш смартфон умеет делиться своим зарядом с другими устройствами в беспроводном режиме, желательно заряжать его на отдельной станции. В противном случае смартфон может попытаться одновременно заряжаться и отдавать заряд рядом стоящему устройству. Это вызовет перегрев и уменьшит срок службы аккумулятора и его контроллера.
- Не храните на зарядной станции посторонние предметы и не кладите их под гаджеты во время зарядки. Особенно обращайте внимание на металлические предметы, например ключи или магнитные стикеры для автомобильных держателей. Если станция не распознает лишний предмет, она будет продолжать работать, нагреваясь от собственной индукции и может расплавиться.
Как и у любой технологии, у беспроводных зарядных устройств есть свои плюсы и минусы. Начнём с положительных моментов:
- Удобство использования. Чтобы зарядить гаджет, не надо искать подходящий кабель и блок питания для него.
- Универсальность. Одну зарядную станцию можно использовать с разными гаджетами.
- Защита коннектора смартфона. Не нужно постоянно вставлять и вынимать кабель из смартфона, а значит, и USB-разъём останется целым.
- Доступная энергия. Зашли в кафе попить кофе и было бы неплохо подзарядить смартфон, но кабель забыли дома? Не беда. Во многих заведениях крупных городов России начали внедрять беспроводные зарядки в клиентские столики. Также эта технология добралась до приборных панелей автомобилей и даже ковриков для мыши.
Но есть и нюансы.
- Низкая скорость зарядки по современным меркам. Если вы привыкли к супербыстрой зарядке по проводу от блока питания на 100 ватт, то беспроводная зарядка вас разочарует. Из-за низкой мощности и потерь энергии скорость зарядки значительно снижается.
- Устройство во время зарядки использовать практически невозможно. С проводным зарядным устройством можно продолжать пользоваться смартфоном. С беспроводной зарядкой, увы, ответить на сообщение в мессенджере будет слегка неудобно.
- Придётся тщательнее выбирать чехол. Толстые чехлы могут сильно увеличить расстояние от стенки смартфона до зарядной поверхности. Это снижает КПД процесса зарядки или вовсе прерывает его.
- В основе технологии беспроводной зарядки лежит электромагнитная индукция. Катушка в зарядной станции генерирует переменное магнитное поле, которое улавливается катушкой в смартфоне и конвертируется в ток для подзарядки аккумулятора.
- Qi — самый популярный стандарт беспроводной зарядки, совместимый практически со всеми гаджетами на рынке.
- Мощность беспроводной зарядки обычно не превышает 15 ватт. Всё из-за того, что аккумулятор может сильно нагреваться от воздействия электромагнитной индукции.
- Для безопасной беспроводной зарядки следует выбирать качественные зарядные станции, иначе срок службы аккумулятора может значительно уменьшиться.
- Важно соблюдать рекомендации производителя, описанные в инструкции к зарядной станции. Неправильно использование устройства может привести к возгоранию.
Попробуйте себя в IT бесплатно
Вы познакомитесь с основами разработки, напишете первую программу на Python и поймёте, как быстро устроиться в IT.
Учиться бесплатно →
Бренд uBear представляет различные мобильные аксессуары и портативные электронные устройства, отличающиеся проработанными дизайном и эргономикой, использованием качественных материалов и современных технологий. В спектре продукции мобильные аккумуляторы (пауэрбанки) и зарядные устройства, кабели и адаптеры, наушники, а также чехлы и держатели для смартфонов.
Мы рассмотрим Qi-совместимое беспроводное зарядное устройство uBear Stream.
До недавних пор ЗУ имело разъем Micro-USB (арт. WL01SG10-AD и WL01GD10-AD), в настоящее время он заменен на Type-C (арт. WL02GD10-AD и WL02SG10-AD). В розничной торговле какое-то время могут встречаться те и другие.
Предлагаются два варианта расцветки: темно-серый, почти черный, и бежевый с серебристым ободком.
Спецификация, внешний вид, комплектация
Вот спецификация, приведенная в инструкции:
| Входной ток | 5 В / 2 А 9 В / 1,67 А |
|---|---|
| Выходной ток | 5 В / 1,5 А 9 В / 1,1 А |
| Дальность передачи зарядки | до 11 мм |
| Диапазон рабочих температур, относительная влажность | от −10 °C до +40 °C от 10% до 85% (без конденсата) |
| Диапазон температур хранения, относительная влажность | от −10 до +70 °C от 5% до 90% (без конденсата) |
| Размеры, вес нетто/брутто | 100×100×7 мм, 90/195 г (измерено нами) |
| Описание на сайте бренда | ubear-world.com |
| Розничные предложения |
узнать цену |
В отношении второй строчки таблицы следует заметить: у беспроводного ЗУ нет выхода, на котором можно сделать прямые замеры тока нагрузки и напряжения, для этого придется разместить на устройстве какой-либо приемник Qi и подключаться к его выходу, а тут вариантов может быть немало. Поэтому следует говорить о значениях выходной мощности; если пересчитать, получается до 7,5 Вт при 5-вольтовом режиме на входе и до 9,9 Вт при 9-вольтовом — именно так значится и на тыльной стороне корпуса: «Output: 10W Max».
В инструкции заявлено наличие защиты (цитируем) от короткого замыкания, перенапряжения, перегрева, чрезмерной зарядки и разрядки. Эта фраза явно перекочевала из описания какого-то пауэрбанка, потому что для беспроводного зарядного устройства понятными являются лишь такие нештатные ситуации, как перенапряжение (на входе) и перегрев, а уж за зарядкой-разрядкой встроенного в любой гаджет аккумулятора следит контроллер, имеющийся в нем самом.
Форму ЗУ uBear Stream можно определить как близкую к квадрату 10×10 см с сильно скругленными углами; толщина небольшая, всего 7 мм. Конструкция подразумевает горизонтальное расположение и зарядного устройства, и гаджета на нем.
На одной из торцевых поверхностей находится индикатор режима работы (его функции описаны в инструкции), на противоположном — входной разъем.
Снизу имеется кольцевая противоскользящая/демпфирующая вставка.
Верхняя плоскость покрыта нарочито грубоватой тканью вроде рогожки, фактура которой будет препятствовать скольжению уложенного на нее гаджета при случайном касании — правда, лишь до некоторой степени: движения пальца по экрану могут немного сдвигать смартфон, но ситуация все же получше, чем при обычном пластиковом покрытии (специально попробовали другое ЗУ весьма именитого производителя).
Поставляются устройства в красиво оформленной коробке, которая вполне годится на роль подарочной упаковки.
В комплекте имеется инструкция на русском и английском языках, а также кабель с разъемами USB-A (для подключения к сетевому адаптеру) и, в зависимости от артикула, либо Micro-USB, либо Type-C.
Кабель на вид качественный, в тканевой оплетке черного или бежевого цвета (соответствует цвету самого ЗУ), не очень гибкий и весьма длинный — практически ровно два метра, включая разъемы.
На упаковке и на корпусе можно найти только логотип бренда uBear, но логотипа Qi нигде нет, а это свидетельствует о том, что данная продукция не проходила тест на соответствие требованиям спецификации Wireless Power Consortium (об этом ниже).
И тут надо сказать: мы осмотрели еще пять беспроводных ЗУ, работающих по данной технологии, от разных производителей и существенно отличающихся по цене. И только на двух нашли логотип Qi: одно дорогое, от именитого бренда, являющегося членом Wireless Power Consortium, а вот производителя второго (рангом пониже, но довольно известного) в списках WPC не оказалось, и потому возникает большое сомнение в легитимности маркировки. Так что лучше уж вообще без значка Qi — по крайней мере, это честно, и не факт, что устройство работает хуже тех, что имеют такой логотип без должных оснований.
Технология Qi в деталях
Поскольку это первая публикация на тему беспроводных зарядных устройств на страницах нашего сайта, не считая новостей, сводного обзора нескольких моделей 7-летней давности, а также более свежих заметок в блогах, которые не относятся к редакционным материалам, начать придется с общих вопросов. Но, конечно, не с рисунков, схематически изображающих катушки и магнитные поля (надеемся, что читатель не все забыл из школьного курса физики, а кто забыл — легко может найти в интернете такие картинки, кочующие из одного описания принципов беспроводного заряда в другое), и не со скучных формул и графиков (они тоже есть, хотя искать придется немного дольше), а с более приближенных к технологии Qi моментов, также не очень занимательных, но куда деваться…
Спецификация Qi
Параметры устройств, совместимых с технологией Qi, определяет спецификация WPC (Wireless Power Consortium) — Power Class 0, с февраля 2017 г. действует версия 1.2.3.
Это солидный по объему документ, описывающий самые разные моменты, в том числе предельную передаваемую в нагрузку мощность, которая устанавливается на этапе установки связи между передатчиком и приемником Qi. При этом различают два профиля: базовый (baseline, до 5 Вт включительно) и расширенный (extended, в общем случае свыше 5 Вт, данная версия говорит о мощности в 15 Вт, но упоминает, что в других ревизиях спецификации могут быть определены и иные уровни мощности — такие, как 10 и 30 Вт).
Если приемник и передатчик поддерживают разные профили, то передача энергии происходить тоже будет, хотя и с наименьшей из возможных мощностью: так, если устройство с приемником, рассчитанным на мощность в 15 Вт, помещается на передатчик с базовым профилем, то передача энергии будет происходить на уровне до 5 Вт.
Принцип электромагнитной индукции, используемый в зарядных системах Qi, подразумевает использование в катушке передатчика переменного тока частотой от 87 до 205 кГц, в катушке приемника получается ток той же частоты, который затем преобразуется в постоянный с напряжением, соответствующим потребностям гаджета, в который встроен приемник.
При этом образуется резонансный контур с индуктивной связью, максимально эффективный на частотах, близких к частоте резонанса.
Передатчик для дозирования передаваемой мощности может изменять рабочую частоту. Обычно резонанс лежит ближе к нижнему концу указанного выше диапазона, и повышение частоты будет приводить к уменьшению передаваемой мощности. Причем отмечено: подобная система регулировки использоваться может, но вовсе не обязательно.
Спецификация Qi определяет протокол взаимодействия между приемником и передатчиком для поддержания передаваемой мощности на оптимальном уровне. Физически обмен сигналами осуществляется путем модуляции — частоты подаваемого в катушку напряжения (передатчик) либо вносимого полного сопротивления (reflected impedance, приемник).
Наличие такого взаимодействия еще и поможет передатчику распознавать помещенные на него посторонние металлические предметы (например, монеты или ключи) и отключать передачу энергии, чтобы избежать их нагрева, порой опасного, наведенными токами. Функция распознавания посторонних предметов (Foreign Object Detection, FOD) является обязательной для передатчиков с расширенным профилем и опциональной для базового профиля.
Определяются в спецификации и термины, которые мы будем использовать ниже. Так, беспроводное ЗУ называется базовой станцией (Base Station, далее в тексте для краткости BS), а содержащий приемник гаджет — просто мобильным устройством (Mobile Device, далее MD). Катушка (или набор катушек) базовой станции называется первичной, входящая в мобильное устройство — вторичной. Поверхность взаимодействия (Interface Surface) — это ближайшая к соответствующей катушке плоская поверхность BS или MD.
Спецификация оговаривает конструкцию и геометрию катушек, причем более свежие ее версии могут объявлять какие-то конструктивы устаревшими, хотя и не запрещают их использование.
Например, конструктив А1 для первичной катушки — кольцо из двух слоев по 10 витков многожильного провода (30 жилок диаметром 0,1 мм каждая) с внешним диаметром 40 мм, внутренним 19 мм и толщиной 2 мм. Конструктив А8 имеет однослойную катушку, состоящую из 23,5 витков провода (115 жилок диаметром 0,08 мм) в форме «беговой дорожки» с внешними размерами 70×59 мм, внутренним окном 15×4 мм, толщиной 1,15 мм. У конструктива А4 две похожие катушки, одна из которых сдвинута на 41 мм относительно второй. И это лишь три примера, вариантов гораздо больше, в том числе на основе печатных проводников, а также с 3-4 катушками и даже более (матричные).
Для вторичных катушек в спецификации тоже есть примеры конструктивов, их меньше, но тоже не один и не два.
В идеальном случае для оптимальной передачи энергии первичная и вторичная катушки должны быть соосными, однако и отклонение до четверти дюйма (6-6,5 мм) не должно вызывать существенных проблем.
А вот прямых указаний на возможную дистанцию по нормали между поверхностями взаимодействия нет, есть лишь косвенные, вроде упоминания максимального расстояния между вторичной катушкой и поверхностью взаимодействия MD — не более 2,5 мм.
Для повышения эффективности оговаривается применение экранов, влияющих на распределение и величину магнитного поля. Обычно они изготавливаются в виде тонких ферритовых пластин, устанавливаемых параллельно катушке со стороны, противоположной поверхности взаимодействия. Такие экраны могут быть как в BS, так и в MD (в последнем случае они могут выполнять и функцию защиты чувствительных к магнитному полю компонентов гаджета).
Есть и требования к индикации, позволяющей пользователю судить о происходящем. В основном, конечно, речь идет о BS, которой предписано показывать следующее:
- мобильное устройство (или иной объект) помещено на BS,
- происходит передача энергии (заряд) или нет,
- наличие ошибок или неполадок, в том числе наличие посторонних металлических предметов,
- для расширенного профиля: передачу энергии на низкой мощности.
Этим список не исчерпывается, мы привели лишь основные позиции.
Выбор способов индикации очень широкий — визуальный, звуковой и даже тактильный.
У MD «обязанностей» существенно меньше: рапортовать о начале и окончании процесса получения энергии, а для расширенного профиля еще и показывать уровень в трех ступенях — (1) меньше, чем требуется для работы самого приемника, (2) меньше оптимума и (3) на оптимальном уровне.
Для BS и MD рекомендовано наличие того или иного сигнала, свидетельствующего об их оптимальном взаимном размещении.
Правда, не очень понятно, что из перечисленного является обязательным, а что лишь желательным.
Как тестировать?
Спецификация Qi включает раздел, посвященный проверке устройств на совместимость с ее требованиями, однако этот раздел доступен лишь членам консорциума. И только продукты, прошедшие тестирование в соответствии с этим разделом, могут маркироваться логотипом Qi.
С точки зрения проведения независимого тестирования недоступность методик печальна, но чисто по-человечески понятно: консорциум тоже должен на что-то существовать, а членство в нем подразумевает и соответствующие взносы.
Однако кое-что из доступных разделов спецификации почерпнуть все же можно.
На этапе передачи энергии происходит взаимодействие между приемником и передатчиком для отслеживания состояния и поддержания процесса на оптимальном уровне: если, например, мобильное устройство снизило потребление, то базовая станция должна уменьшить и уровень «подкачки». Поэтому происходит постоянный обмен данными, который, как сказано выше, физически реализован модуляцией магнитного поля, соответственно и потребляемый BS от сетевого адаптера ток (или мощность) все время будет меняться в небольших пределах, даже если нагрузка приемника неизменна. Собственно, это мы и увидели во время тестов, поэтому не удивляйтесь указанию не значений, а диапазонов.
BS должна контролировать температуру своей поверхности взаимодействия. При этом не должно быть нагрева более чем на 12 градусов в течение часа при работе с референсным тестовым приемником, а рекомендованным является нагрев в пределах 5 градусов. И это вполне можно измерять.
Для BS расширенного профиля (до 15 Вт) рекомендуется сетевой адаптер с мощностью не менее 20 Вт, базового профиля (до 5 Вт) — 7,5 Вт. Такие адаптеры у нас имеются.
Хорошо бы узнать и КПД конкретной системы Qi. Спецификация определяет его точно так, как следует из обычной логики: отношение мощностей — передаваемой в подключенную к выходу приемника нагрузку к потребляемой передатчиком от внешнего источника. Для базового профиля КПД может быть не менее 25—65 процентов, для расширенного — не менее 25—75 процентов; столь широкий разброс определяется использованием различных референсных приемников, описание которых содержится в доступной только членам консорциума части спецификации, посвященной тестированию.
Удалось найти информацию, что при тестировании в соответствии с требованиями WPC используется система на основе устройства Micropross MP500 TLC3 с «обвеской», включающей, в частности, набор соответствующих спецификации Qi референсных приемников и передатчиков. Это профессиональный прибор с ценой, недоступной частным исследователям и небольшим независимым лабораториям (мы нашли предложение за более чем $16500, причем о комплектации было сказано лишь «с аксессуарами для бесконтактных устройств»), но главное: его возможности явно избыточны, если нужно всего лишь оценить возможности того или иного беспроводного ЗУ.
Поэтому многочисленные тесты беспроводных зарядок, размещенные в интернете (да и в блогах нашего сайта), в основном сводятся к опробованию с каким-то конкретным гаджетом; авторы либо просто засекают время, либо пользуются какими-то приложениями. Нередко применяют USB-тестеры для замера тока, потребляемого ЗУ от сетевого адаптера в процессе взаимодействия с этим гаджетом.
Реже используют специализированные Qi-тестеры, сконструированные китайскими умельцами и предлагаемые по доступной цене. Их нам известно совсем немного; один простенький: в нем имеется приемник, в качестве нагрузки которого используется набор из нескольких резисторов с определенными номиналами, которые можно коммутировать, а также цепи измерения тока и напряжения с индикаторами.
Мы будем использовать более совершенное устройство Atorch Q7-UTL (далее в тексте «измеритель»), содержащее приемник Qi, плавно регулируемую в широких пределах нагрузку, измерительные цепи, ЖК-индикатор и интерфейсы связи с компьютером или мобильным устройством. Возможно питание измерительного-интерфейсного блока от внешнего источника через разъем Micro-USB, чтобы исключить влияние потребляемой им мощности на замеры.
Atorch Q7-UTL не «горячая» новинка, устройство доступно уже года полтора, но с момента его появления чего-то более совершенного пока не предложено. Правда, конструкция не осталась неизменной: на большинстве встречающихся фотографий катушка приемника Qi находится на верхней стороне нижней платы устройства, то есть получается неустраняемый зазор примерно в 3 мм с поверхностью взаимодействия, а в нашей модификации катушка расположена на нижней стороне той же платы, и зазор минимален — за счет разницы в толщине катушки и имеющихся снизу ножек-наклеек он все же есть, но очень маленький, примерно 0,1-0,2 мм. А увеличить зазор, чтобы оценить его влияние, можно очень легко.
Сама катушка имеет размеры и конструкцию, промежуточные между приведенными в спецификации Qi примерами вторичных катушек, рассчитанных на мощности до 12 и 15 Вт. Поэтому оценить ее предел можно в 13-13,5 Вт (далее будет видно, что большей мощности мы и не получили).
Конструкция uBear Stream
Зарядное устройство имеет корпус из алюминия, в котором расположены катушка, плата с электронными компонентами и внешним разъемом, а также световод для индикатора.
Монтаж на плате аккуратный, следов неотмытого флюса нет. На ней расположены две микросхемы.
Первая — WE9117, Qi-совместимый контроллер для беспроводных зарядных устройств. Полный datasheet на него найти не удалось, а доступное краткое описание говорит, что он содержит цепи коммуникации (очевидно, с приемником MD) и управления (в том числе передаваемой мощностью), обеспечивает взаимодействие с адаптерами Quick Charge и распознавание посторонних предметов (FOD). Отмечается, что он совместим с катушкой передатчика типоразмера А11 по спецификации Qi.
Мы уточнили конструктив для А11: кольцо с внешним диаметром 44 мм и внутренним 20,5 мм, толщина 2,1 мм, может содержать 1 или 2 слоя по 10 витков провода.
Имеющаяся в uBear Stream катушка кольцевая, внешний диаметр 42,5 мм, внутренний 20,5 мм, имеет один слой из 10 витков провода, что очень близко к А11. Она закреплена на плоском ферритовом экране в форме круга диаметром 50 мм с центрирующим отверстием. Зазор с поверхностью взаимодействия 1,7-1,8 мм.
Подачу энергии в катушку обеспечивает второй чип PN7724, также предназначенный для работы в беспроводных зарядных устройствах с выходной мощностью до 10 Вт и содержащий четыре МОП-транзистора, на которых можно реализовать мостовой инвертор. Он способен работать при напряжениях питания от 3 до 12 В (потому-то падение напряжения для длинном комплектном кабеле uBear Stream и не играет особой роли) в диапазоне частот до 500 кГц.
Микросхемы обеспечивают и различные виды защиты, в том числе от перегрева.
Тестирование uBear Stream
Foreign Object Detection
Начнем с самого простого — проверки функции распознавания посторонних предметов.
Размещение на интерфейсной поверхности BS монет, ключей, скрепок и иных металлических предметов не приводит к изменению потребляемого от сетевого адаптера тока (во всяком случае, на сколь-нибудь заметный период времени), сами предметы не нагреваются.
Таким образом, FOD в данной модели работает как положено.
Мощность и КПД
Теперь самое важное — какую мощность может передавать uBear Stream (конечно, с точностью до возможностей приемника нашего измерителя) и какова эффективность (или КПД) при этом.
Но сначала сделаем замер на холостом ходу: при подключении к адаптеру с поддержкой QC или без нее потребляемый ток не превышает 10 мА.
Если установлен измеритель (точно по центру) с внешним питанием и отключенной нагрузкой, максимальное потребление BS составит 200 мА в режиме QC 9 В (именно он включается по умолчанию, если адаптер его поддерживает) и 240 мА в 5-вольтовом режиме.
Первую серию замеров делаем для расширенного профиля (питание 9 В, QC), результаты приведены в таблице (первые три строки скорее соответствуют базовому профилю, если ориентироваться на мощность):
| Нагрузка приемника (показания измерителя) | BS, потребление от сетевого адаптера | КПД BS | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Ток, мА | Напряжение, В | Мощность, Вт | Ток, мА | Мощность, Вт | |
| 100 | 8,9-9,0 | 0,9 | 0,18-0,19 | 1,6-1,7 | 55% |
| 250 | 8,8-8,9 | 2,2-2,3 | 0,36-0,37 | 3,3-3,4 | 67% |
| 500 | 8,8-8,9 | 4,3-4,4 | 0,65-0,67 | 6,1-6,3 | 70% |
| 750 | 8,7-8,8 | 6,5-6,6 | 1,02-1,05 | 9,3-9,6 | 70% |
| 1000 | 8,6-8,7 | 8,6-8,8 | 1,35-1,41 | 12,2-12,8 | 70% |
| 1250 | 8,6-8,7 | 10,7-10,9 | 1,70-1,75 | 15,5-15,9 | 69% |
| 1500 | 8,5-8,6 | 12,8-13,0 | 1,99-2,02 | 18,1-18,3 | 71% |
| 1525 | 8,5-8,6 | 13,0-13,1 | 2,05-2,08 | 18,6-18,9 | 70% |
| 1530-1540 | отключение передачи энергии |
Для КПД мы все же привели усредненные значения, чтобы и тут с диапазонами не путаться.
Получается вполне понятная картина: в сравнении с малыми нагрузками вклад потерь в преобразователях существенный, а потому КПД меньше. По мере увеличения нагрузки КПД растет, достигает вполне приличного значения 70% и остается на этом уровне до максимальной нагрузки в 13 Вт.
Тесты с токами 1500 и 1525 мА продолжались не менее 10 минут каждый, никаких негативных эффектов не наблюдалось.
Теперь сравним с параметрами ЗУ: 13 ватт (и даже чуть более) — это заметно больше, чем обозначенный на корпусе uBear Stream предел в 10 Вт. Причем не исключено, что сама зарядка способна передавать и еще больше, а отключение произошло по вине измерителя, см. приведенную выше оценку «способностей» катушки его приемника в 13-13,5 Вт.
То же для базового профиля (5 В):
| Нагрузка приемника (показания измерителя) | BS, потребление от сетевого адаптера | КПД BS | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Ток, мА | Напряжение, В | Мощность, Вт | Ток, мА | Мощность, Вт | |
| 100 | 5,0-5,1 | 0,5 | 0,24-0,25 | 1,25-1,3 | 39% |
| 250 | 5,0-5,1 | 1,2-1,3 | 0,43-0,44 | 2,2-2,25 | 56% |
| 500 | 4,9-5,0 | 2,4-2,5 | 0,62-0,64 | 3,2-3,3 | 75% |
| 750 | 4,8-4,9 | 3,6-3,7 | 0,93-0,94 | 4,8-4,9 | 75% |
| 1000 | 4,8-4,9 | 4,8-4,9 | 1,28-1,29 | 6,6-6,7 | 73% |
| 1250 | 4,75-4,8 | 5,9-6,0 | 1,65-1,68 | 8,5-8,7 | 69% |
| 1300 | 4,7-4,75 | 6,1-6,2 | 1,99-2,02 | 8,9-9,1 | 68% |
При дальнейшем увеличении тока нагрузки (на 25-30 мА) напряжение на ней сначала резко падает до 2-3 В, ток нагрузки соответственно тоже уменьшается; если ничего не менять, такое состояние может длиться долго, а если попытаться еще увеличить нагрузку, происходит отключение.
Распределение значений КПД примерно такое же, что и в случае с расширенным профилем, разве что при малых нагрузках КПД получается поменьше, но максимум все же чуть выше — 73-75 вместо 70-71 процентов.
Предел отдаваемой в нагрузку мощности получился больше декларируемых спецификацией Qi для базового профиля пяти ватт (возможно, попросту происходит переключение к расширенному профилю), но все же меньше, чем мы вычислили из значений напряжения и тока в описании uBear Stream: чуть более 6 ватт вместо 7,5.
Но все это чисто лабораторные исследования, а что получится на практике при использовании данного ЗУ? Переходим к конкретному примеру.
Работа с реальным гаджетом
Модель смартфона, который использовался при тестировании, мы не указываем: он достался нам на время, и почти наверняка другие беспроводные ЗУ придется опробовать с иными гаджетами. Скажем лишь, что какого-либо чехла не было.
Контролировались токи: на входе BS (с помощью USB-тестера) и заряда аккумулятора MD (с помощью приложения Ampere для Android).
График потребляемого ЗУ тока в процессе заряда гаджета снят в следующих условиях: напряжение питания BS — 9 В (режим QC), точно по центру уложен смартфон с батареей 3330 мА·ч, разряженной почти полностью (остаток 2%-3%), без SIM-карты и с отключенными интерфейсами связи (Wi-Fi, Bluetooth и т. д.), экран постоянно включен со средней яркостью и запущено приложение Ampere для контроля процесса заряда. USB-тестер подключен на выходе сетевого адаптера, далее с помощью штатного кабеля подключается ЗУ uBear.
Некоторые кратковременные изменения в потреблении вызваны манипуляциями со смартфоном — снимались скриншоты и т. п. Однако подавляющее большинство колебаний (а они происходили постоянно, см. график) вызваны внутренними причинами.
Приложение Ampere показывает ток заряда (или разряда) аккумулятора смартфона и напряжение на нем, причем оценочно и с усреднением. Надо добавлять и потребление самого гаджета, а также учесть отличный от 100% КПД зарядного устройства Qi, поэтому напрямую сравнивать токи (или мощности, умножив ток на соответствующее напряжение) на графике и на скриншотах нельзя. Да и температуры соответствуют показаниям датчика, расположенного внутри смартфона.
Эти температуры во время заряда не превышали 40 °C.
Время заряда составило 4 часа 28 минут. А что было бы при проводном подключении?
Использованный для тестирования смартфон не поддерживает технологию QC (но работает с PD), и мы для сравнения сняли график заряда с теми же его настройками в обычном 5-вольтовом режиме, подключившись к сетевому адаптеру кабелем из комплекта ЗУ uBear.
Если с беспроводным подключением заряд длился 4 часа 28 минут, то с проводным 3 часа 23 минуты — разница ощутимая, практически на треть, но все же не критически огромная. Правда, при использовании сетевого адаптера с поддержкой Power Delivery она была бы более существенной.
Подчеркнем: замеры соответствуют определенному состоянию смартфона. Если же, например, его экран бо́льшую часть времени будет отключен (включается лишь изредка и на короткое время, чтобы контролировать процесс), то можно уложиться и в более короткое время.
При этом отображаемые в Ampere температуры были заметно ниже: аккумулятор, конечно, при заряде нагревался, но в данном случае отсутствовал подогрев со стороны BS. Ниже приведены скриншоты с максимальными значениями:
Если посмотреть документацию на литий-ионные аккумуляторы, то рекомендованный их производителями максимум рабочих температур при заряде — 45-50 °C (мы наблюдали в пределах 40 °C), а при разряде — и вовсе 55-60 °C (показания датчика в процессе работы от батареи могут достигать 44 и чуть более градусов).
Мы выяснили, что беспроводной заряд с помощью ЗУ Stream длится дольше, чем проводной. Сам этот факт вполне предсказуем, а вот разница на 32%-33% — это много, мало или нормально?
Сделаем еще один замер времени заряда того же смартфона в том же состоянии, но от другого беспроводного ЗУ с близкими параметрами, предлагаемого одним из ведущих мировых производителей электроники по более высокой средней цене. Подключаем его собственным кабелем к тому же сетевому адаптеру; процесс также происходит с расширенным профилем.
Графики получились очень похожими. Максимальный ток немного больше, но нагрев (по показаниям Ampere) при этом получается чуть меньше — это, скорее всего, объясняется меньшей, чем в случае с uBear, площадью соприкосновения смартфона и данного ЗУ, то есть условия для охлаждения лучше.
Заряд длился 4 часа 16 минут — всего на 12 минут или 4-5 процентов меньше, чем в случае с uBear Stream. Столь незначительная разница вполне может объясняться случайными причинами: например, невозможно установить совершенно одинаковый остаток энергии в батарее смартфона на момент начала заряда.
Подключаем осциллограф
Осциллограф мы подключили непосредственно к контактам катушки приемника измерителя, благо они доступны. На всех приведенных ниже осциллограммах цена деления 5 В по вертикали и 10 мкс по горизонтали.
Начнем со случая, когда BS работает в 9-вольтовом режиме, то есть с расширенным профилем. Катушки BS и измерителя соосны.
В отсутствие нагрузки (точнее, небольшой ток потребляют цепи самого нашего измерителя — внешнее питание для него в данном случае не использовалось) получаем следующее:
К сожалению, TRMS-вольтметра, способного работать на таких частотах, у нас нет, поэтому придется оперировать не значениями напряжений, а лишь оценками.
Что получается при увеличении нагрузки:
По сравнению со случаем без нагрузки при 5,5 Вт частота уменьшилась до 100 кГц, размах остался практически таким же, но существенно изменилась форма импульсов. При 10 Вт частота приблизилась к 175 кГц, размах изменился незначительно, но форма снова иная; при увеличении до 13 Вт частота и форма почти не менялись, но размах превысил 30 В.
Делаем выводы: все частоты лежат в декларированном спецификацией Qi диапазоне, а вот резонанс нашей системы получился ближе не к нижнему его концу, а скорее к верхнему — при уменьшении нагрузки частота понижается. Что же, подобное не запрещено.
Теперь базовый профиль. Вот что получаем с нагрузкой 5 Вт:
А что будет, если немного смещать измеритель? Пробуем при нагрузке 3 Вт сдвинуть его в сторону на 5-6 мм — показания ЖК-индикатора при этом не меняются сколь-нибудь заметно, да и осциллограммы очень похожи, разве что размах немного уменьшился.
Если сдвинуть еще на 1-2 мм, то связь прерывается. Напомним: спецификация Qi говорит о безопасном сдвиге до 6-6,5 мм, и это в нашем случае выдерживается — не больше, но и не меньше.
Теперь сдвиг по вертикали: возвращаем соосное положение и подкладываем тонкие пластины из диэлектрика. В таблице параметров uBear Stream есть строчка «Дальность передачи зарядки (Transmission Distance): до 11 мм»; вот и посмотрим, насколько это справедливо.
Конечно, дистанция в 11 и даже в 8-10 мм оказалась чрезмерной: хотя в катушке приемника присутствовал сигнал с размахом 7-9 В, связь с BS не устанавливалась. То же наблюдалось и при уменьшении до 5 мм, при 4,0-4,5 мм появились лишь попытки установить взаимодействие, которые заканчивались неудачей. Нормальный «контакт» начался примерно с 3,5 мм, вот осциллограмма с нагрузкой 3 Вт:
Поскольку в данном случае вторичная катушка фактически является поверхностью взаимодействия измерителя, а у реального гаджета может быть расстояние до 2,5 мм, то остается не более миллиметра — собственно, примерно такую толщину имеет тыльная сторона большинства чехлов для смартфонов.
Конечно, все будет зависеть от конструкции конкретного гаджета, ведь упомянутые 2,5 мм — это предел, а может быть и меньше, да и катушка в нем наверняка будет иная (правда, не факт, что более эффективная, чем в нашем измерителе). К сожалению, узнать это не получится без опробования с надетым чехлом и на данной BS, про вскрытие корпуса смартфона «для посмотреть и померить» вообще не говорим.
Тепловой режим
В тестах с измерителем, результаты которых попали в приведенные выше таблицы, нагрев был от едва ощутимого до слабого, в пределах 7-8 градусов относительно исходной температуры. Но длительность тестирования при этом была не слишком продолжительной.
Поэтому включили измеритель в 9-вольтовом режиме и с нагрузкой 1,53 А (13,1-13,2 Вт, то есть предельной) на час. Нагрев при этом также нельзя назвать существенным — на 10-11 градусов, вполне в рамках спецификации Qi.
Но тут надо отметить: конструкция использованного измерителя существенно отличается от реального смартфона или планшета, поэтому результат в значительной степени «умозрительный», его будем использовать для сравнения при тестировании других беспроводных ЗУ.
Сделали замер и с тестовым смартфоном, заряжая его от почти разряженного состояния (остаток заряда 4%-5%) в течение часа, затем сняли гаджет и измерили температуру поверхности BS. Нагрев относительно исходного состояния составил 15-16 градусов — больше тех 12, которые допускает спецификация Qi, но надо учитывать дополнительный подогрев от самого смартфона.
Поверхность быстро остывает — на снимке, сделанном тепловой камерой через несколько минут, разница температур уже уменьшилась.
Отметим положительное влияние алюминиевого корпуса, который хорошо отводит тепло: градиент температуры в пределах BS вполне умеренный.
Проверка комплектного кабеля
При виде столь длинного кабеля и с учетом не самых малых потребляемых токов возникают сомнения: не будет ли слишком большим падение напряжения на нем?
Как утверждалось выше, с точки зрения самого ЗУ подобное особого значения иметь не должно, и это проверено на практике: если взять существенно более короткий кабель с меньшим сопротивлением, то потребляемый от сетевого адаптера ток будет всего-то на 5-8 процентов меньше (не надо будет компенсировать потери на длинном штатном кабеле uBear), что можно заметить на начальном этапе заряда, когда ток максимальный.
Но у владельца обязательно возникнет соблазн использовать кабель для подключения не только ЗУ, но и каких-то гаджетов, и тут возможны не самые веселые варианты.
Поэтому мы оценили сопротивление кабеля, используя тестер DTU-1705L, имеющий входы Micro-USB и Type-C.
Для кабеля с разъемом Micro-USB замер показал 0,29 Ом, для Type-C — 0,25 Ом (небольшая разница понятна: разъемы Type-C рассчитаны на бо́льшие токи, и сопротивление их контактов меньше). Таким образом, если подходить с позиции требований спецификации USB, допускающей отклонения от 5 В лишь в пределах 5 процентов, то есть в минимуме до 4,75 вольт, оба эти кабеля рассчитаны на токи до 1 А (чуть больше или чуть меньше, в зависимости от выходного напряжения сетевого адаптера при таком токе).
Тем не менее, в минус это ставить не будем: во-первых, это не самые грустные показатели для кабелей сравнимой длины, во-вторых — в режимах Quick Charge с напряжениями выше 5 вольт указанное в предыдущем абзаце требование уже не действует. Наконец, кабели предназначены для работы именно с ЗУ Stream (хотя иные варианты использования прямо не запрещаются инструкцией). К тому же наш тестовый смартфон нормально заряжался при использовании данного кабеля, но тут надо заметить: потребление гаджета было не самым большим из возможных, а на выходе использованного сетевого адаптера при таких токах напряжение было немного больше 5 вольт.
Итог
Беспроводное зарядное устройство uBear Stream имеет продуманный и симпатичный дизайн, прочный алюминиевый корпус, а качество изготовления иначе как хорошим назвать трудно.
Комплектный кабель также качественный. Его большая длина, с одной стороны, исключает очень уж «тесную» привязку к розетке, а с другой — накладывает ограничения на потребляемые токи при проводном подключении различных гаджетов с помощью этого кабеля.
Результаты наших тестов подтверждают заявленные параметры (во всяком случае, те из них, что поддаются интерпретации с точки зрения физики), а порой и превосходят их. Эффективность (КПД) высокая, нагрев поверхности умеренный даже при максимальной передаваемой мощности.
Показанное время заряда аккумулятора тестового смартфона ожидаемо получилось заметно больше, чем при проводном подключении в тех же условиях, однако в сравнении с аналогичным ЗУ, более дорогим и весьма именитого производителя, данная модель uBear показала себя вполне достойно: разница во времени при равных условиях заряда оказалась крайне незначительной.