Зарядка мобильных устройств без проводов — стандарт QI

Организация WPC (Wireless Power Consortium), объединяющая более 100 IT-компаний, в том числе Sony и Panasonic, разработала открытый единый стандарт беспроводных зарядных устройств — QI (произносится как «чи»), что в переводе с китайского означает «поток энергии».

В апреле 2012 года вышла новая версия стандарта (1.1), предусматривающая использование более эффективных зарядных устройств, чем базовый стандарт.
В него добавлена поддержка технологий магнитного резонанса, работающих на больших расстояниях, чем было закреплено в прежней редакции стандарта, до 40 мм.

Согласно стандарту QI, мощность зарядного тока для мобильного устройства должна составлять не более 5 Вт.
Такой мощности вполне достаточно для преобладающего большинства мобильных устройств, многие из которых сейчас заряжаются через порт USB, мощность которого равна 2,5 Вт (напряжение — 5 В, сила тока — 500 миллиампер).

Если мобильный телефон и зарядное устройство поддерживают стандарт QI, они распознают друг друга, как только соприкоснутся.
После обмена необходимой информацией начинается процесс передачи энергии: катушка передатчика генерирует магнитное поле, по которому энергия индуктивным способом передается приемнику.

Вначале зарядное устройство определяет наличие устройства с поддержкой QI, которое необходимо напитать энергией.
Затем оно генерирует переменный ток в трансформаторе.
В катушке возникает магнитное поле, посредством которого индуктивным способом энергия передается заряжаемому устройству.

Контроллеры обоих устройств «договариваются» об условиях передачи энергии (Power Transfer Contract), обеспечивая тем самым бесперебойную и эффективную зарядку устройства.
Обмен данными осуществляется посредством фазовой модуляции магнитного поля.

Для сохранения в аккумуляторе переменного тока, генерируемого посредством индукции, приемнику необходимо преобразовать его в постоянный ток и изменить соответствующим образом напряжение.
В завершение контроллер приемника сигнализирует, отправляет пакет «End Power Transfer», о том, что аккумулятор полностью заряжен, и зарядное устройство останавливает процесс.

Размер катушки передатчика, предусмотренный стандартом QI, в зависимости от конструктивных особенностей передатчика колеблется в пределах 30–80 мм.
При этом количество витков обмотки также строго регламентировано — в случае с катушкой диаметром 43 мм их десять.
Магнитный сердечник в центре катушки позволяет точно позиционировать мобильный гаджет на поверхности зарядного устройства.

Магнитное поле помимо энергии передает также информацию в виде битов и байтов, генерируемых с помощью фазовой модуляции поля.
Связь между передатчиком и приемником устанавливается в тот момент, когда мобильное устройство, например телефон, оказывается на поверхности зарядного.
Передатчик каждые 400 мс посылает импульс.
Если напряжение при этом не меняется, это означает, что энергия не передается.

Энергоэффективность беспроводных зарядных устройств Qi составляет примерно 80%.
Стоит понимать, что энергетической эффективности в 100% добиться просто невозможно, у стандартных проводных зарядных устройств этот показатель составляет от 75% до 95% в лучшем случае.

Что касается безопасности беспроводных зарядных устройств, то заявляется, что используются неионизирующие частоты, не оказывающие вредного физиологического воздействия.

Чтобы узнать поддерживает ли ваше устройство стандарт Qi, необходимо проверить есть ли на устройстве или его упаковке логотип Qi.
Если имеется логотип Qi, устройство поддерживает стандарт Qi.

В ближайшее время все усилия исследователей концентрируются на повышении КПД устройств, увеличении количества передаваемой энергии и расстояния.
Также стоит ожидать, что новые модели индуктивных зарядок будут практически универсальны и смогут заряжать мыши, портативные консоли, телефоны, камеры, GPS и другие устройства.