Come è organizzata e funzionante la ricarica wireless per il telefono

La tecnologia mobile è entrata strettamente nelle nostre vite quotidiane e l'avvento dei caricabatterie wireless è abbastanza naturale. Dopotutto, i dispositivi elettronici di consumo (come gli smartphone, ad esempio) dovrebbero idealmente funzionare a lungo e senza guasti, mentre non è molto comodo collegare la spina a una presa ogni volta e la spina al gadget quando è necessario ricaricarla.

Una serie di interfacce wireless (Wi-Fi, Bluetooth, ecc.) È stata a lungo un attributo familiare di molti dispositivi portatili, quindi perché non includere un'interfaccia per la ricarica wireless in questo set? E la tecnologia moderna ha permesso di realizzare questo.

Naturalmente, quando si carica in modalità wireless, il dispositivo mobile ricaricabile dovrebbe trovarsi ad almeno 4 cm dal caricabatterie, ma è necessario concordare, questo è più conveniente di un cavo che si estende dalla spina. A volte durante la ricarica è necessario prendere una chiamata, allontanarsi dal caricabatterie, quindi riportare lo smartphone in un posto vicino al trasmettitore del caricabatterie. Questo è più semplice che collegare la spina ogni volta.

E in alcune aree, ad esempio in medicina, la tecnologia di ricarica wireless delle batterie è semplicemente necessaria (dispositivi di emergenza, lampade a batterie, ecc.). Non per niente negli ultimi anni, produttori leader di elettronica come Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments e molti altri hanno attivamente avviato lo sviluppo di apparecchiature e microcircuiti per caricabatterie wireless.

Fondamentalmente, la tecnologia di ricarica wireless si basa sul trasferimento di elettricità per induzione elettromagnetica. Nella vicina zona di induzione, l'interazione reattiva del trasmettitore e del ricevitore è massima. Quindi, per una frequenza di 10 MHz, la zona vicina si estende per 4,7 metri.

A causa del fenomeno dell'induzione elettromagnetica, una corrente di induzione viene eccitata nel circuito chiuso del ricevitore, mentre il circuito del trasmettitore è la fonte del flusso magnetico alternato (induttore).

Il sistema include un paio induttore - una bobina del ricevitore e una bobina del trasmettitore, che sono accoppiate induttivamente tra loro. La corrente alternata della bobina primaria (trasmettitore) forma un campo magnetico che penetra nelle spire della bobina secondaria (ricevitore) e induce un emf su di essa.

La tensione dalla bobina di raccolta viene utilizzata per caricare la batteria del dispositivo mobile. E più il ricevitore è vicino al trasmettitore, più energia riceve il ricevitore. A grandi distanze, l'accoppiamento induttivo è scarso e il sistema diventa inefficace. Il coefficiente di accoppiamento delle bobine k è di grande importanza.

La reciproca induttanza dei circuiti, la corrispondenza delle frequenze di risonanza, il fattore di qualità delle bobine del ricevitore e del trasmettitore - tutto ciò influisce sulla qualità della trasmissione wireless di elettricità dal trasmettitore al dispositivo di ricarica. Alla frequenza di risonanza, con un elevato fattore di qualità di entrambi i circuiti, con un elevato coefficiente di accoppiamento delle bobine, l'efficienza del sistema è massima. Questo è ovvio dalla teoria dell'antenna.

La Consumer Electronics Association classifica la tecnologia del caricabatterie wireless in base all'entità del coefficiente di accoppiamento ad anello. Se il coefficiente di accoppiamento è fino a 0,1, il sistema viene chiamato accoppiamento libero e se il coefficiente si avvicina a 1, allora è un sistema fortemente accoppiato. I sistemi fortemente accoppiati sono chiamati magneticamente induttivi, mentre i sistemi debolmente accoppiati sono chiamati risonanza magnetica. Questi due tipi di sistemi sono sostanzialmente diversi.

La tecnologia di risonanza magnetica è meno critica per la disposizione reciproca delle bobine e diversi ricevitori possono lavorare con un solo trasmettitore alla volta, ovvero un caricatore può caricare più dispositivi contemporaneamente. Ma qui la distanza è critica.

Per ottenere la migliore efficienza, viene selezionata la frequenza di risonanza che interagisce meglio con la resistenza di carico. L'effettivo fattore di qualità dei sistemi a induzione magnetica è molto più basso. Con un coordinamento preciso nella tecnologia di risonanza magnetica, il trasferimento di energia avviene con la massima efficienza. È importante che durante il funzionamento di qualsiasi tipo di sistema, sia necessario controllare con precisione i parametri attuali in modo che l'efficienza del trasferimento di energia non diminuisca.

Secondo le specifiche WPC 1.1, la frequenza di risonanza dovrebbe essere nell'intervallo da 100 a 205 kHz e nelle specifiche PMA - da 277 a 357 kHz, con un fattore Q da 30 a 50. Secondo le specifiche A4WP, la frequenza è fissa e l'adattamento di impedenza del ricevitore e dei trasmettitori deve essere rigoroso. Per i sistemi di risonanza magnetica, il fattore qualità può raggiungere 100.

Per quanto riguarda l'efficienza, non è stata ancora raggiunta l'efficienza del 97 percento dei caricabatterie cablati. Tuttavia, il vantaggio dei sistemi di ricarica a risonanza magnetica è evidente: la bobina del trasmettitore può essere 12 volte più grande della bobina del ricevitore, mentre è possibile posizionare più ricevitori e caricare tre smartphone contemporaneamente.