Krótki program edukacyjny dotyczący technologii szybkiego i bezprzewodowego ładowania

SZYBKIE ŁADOWANIE

Technologia szybkiego ładowania może znacznie zaoszczędzić czas poświęcony na uzupełnianie zapasów energii przenośnych gadżetów. Kolejną ważną zaletą jego użytkowania jest częściowe naładowanie baterii w ciągu kilku minut, które wystarcza na kilka godzin późniejszej pracy urządzenia mobilnego. Znaczenie stosowania tej technologii stale rośnie ze względu na wzrost zużycia energii przez przenośne gadżety (przede wszystkim smartfony) oraz zwiększającą się pojemność baterii, przez co ich ładowanie wymaga dłuższego czasu.

Jak to działa

Wykres zależności mocy prądu ładowania od stanu naładowania akumulatora w technologii Qualcomm Quick Charge.

Zasada działania szybkiego ładowania jest rozważana na przykładzie technologii Qualcomm Quick Charge, pioniera i trendsettera w dziedzinie szybkiego uzupełniania zapasów energii w mobilnych gadżetach.

W pierwszym etapie ładowarka dostarcza maksymalną możliwą moc prądu ładowania, stopniowo zmniejszając jego wartości bliżej końca procesu ładowania (w celu zapewnienia integralności ogniw akumulatora).

Parametry mocy obliczane są na podstawie wartości napięcia i prądu wyjściowego. Mogą się różnić w zależności od generacji technologii.

Trzy generacje szybkiego ładowania

Pierwszą wśród szybkich ładowarek była technologia Qualcomma, zapowiedziana do publicznej wiadomości w 2012 roku - Quick Charge 1.0. Miało to zaoszczędzić około 40% czasu podczas napełniania zbiorników baterii dzięki zastosowaniu zwiększonego prądu przy standardowej wartości napięcia wyjściowego: 5 V i 2 A w porównaniu z 5 V i 1 A w trybie normalnym.

Druga generacja Quick Charge 2.0 nauczyła się pracować z napięciami 5 V, 9 V, 12 V, 20 V i prądem do 3 A, co pozwoliło skrócić czas ładowania o 75%.

Najbardziej zaawansowana jest trzecia reinkarnacja technologii Quick Charge 3.0. Nauczyła się inteligentnie dobierać optymalne napięcie ładowania w zakresie wartościod 3,6 V do 20 V w krokach co 200 miliwoltów. W porównaniu z drugą wersją wydajność szybkiego ładowania wzrosła o kolejne 38%. Quick Charge 3.0 jest wspierany na poziomie sprzętowym przez topowe procesory Qualcomm Snapdragon 820, 620, 618, 617, 430.

Poniższy rysunek wyraźnie pokazuje różnicę w szybkości ładowania podczas korzystania z różnych generacji technologii Qualcomm Quick Charge. W tym samym czasie akumulator o pojemności 2750 mAh będzie naładowany albo o połowę (3. generacja), albo nieco mniej (2. generacja), albo w ogóle tylko o 13% (w trybie normalnym).

Różnica w szybkości ładowania podczas korzystania z różnych generacji technologii Qualcomm Quick Charge.

Oprócz obsługi technologii przez chip odpowiedniego gadżetu mobilnego (smartfon, tablet, bateria zewnętrzna itp.), pomyślne działanie szybkiego ładowania jest gwarantowane przy użyciu kompatybilnej ładowarki. Swoją drogą, jeśli podłączysz taką ładowarkę do urządzenia bez obsługi Quick Charge, nic złego mu się nie stanie, bo. kontroler gadżetu zapewni ładowanie w zwykłym tempie. W prostych słowach przyjmie tylko taką moc prądu ładowania, jakiej potrzebuje.

Według różnych badań i testów technologia szybkiego ładowania nie wpływa negatywnie na wydajność i żywotność baterii. Zgadzają się z tym zarówno naukowcy, jak i producenci baterii.

Alternatywy

Producent procesorów do smartfonów MediaTek uruchomił swój własny Technologia szybkiego ładowania Pump Express.

Inni producenci starają się nadążyć za Qualcommem. Na przykład MediaTek, jego najbliższy konkurent w produkcji procesorów do smartfonów, nazwał własną technologię szybkiego ładowania Pump Express. Jego pierwsza generacja może ładować gadżety napięciem 3,6-5 V i prądem 2 A. Druga generacja jest bardziej zaawansowana - może pracować z napięciami 5-7 V, 9 V i 12 V przy prądzie do 3 A.

W Samsungu Fast Charge działa przy wartościach napięć 5 V i 9 V oraz prądów odpowiednio 2 A i 1,67 A.

Technologia Asus Boost Master znajduje się w smartfonach Asus ZenFone 2. Całkowita moc prądu ładowania podczas korzystania z niego sięga 18 W (napięcie 9 V i prąd 2 A).

Jednak szybkie ładowanie VOOC Flash Charging, zastosowane po raz pierwszy w smartfonie OPPO Find 7, wyróżnia się na tle swoich rówieśników – ładuje akumulator o pojemności 3000 mAh o połowę w mniej niż 20 minut. Zasługa tego leży na barkach samego akumulatora ze zwiększoną liczbą styków i wysokim prądem ładowania (4,5 A przy napięciu 5 V).

Niestety rozwiązania różnych producentów są ze sobą niekompatybilne, ponieważ nie ma ogólnie przyjętej standaryzacji funkcjonowania technologii szybkiego ładowania. Czego nie można powiedzieć o kolejnym punkcie opowieści – bezprzewodowym ładowaniu gadżetów.

BEZPRZEWODOWA ŁADOWARKA

Bezprzewodowe przesyłanie danych, przesyłanie strumieniowe muzyki przez bezprzewodowe słuchawki, a teraz także bezprzewodowe ładowanie mają na celu wyeliminowanie uciążliwych przewodów jako klasy.

Jak energia elektryczna jest przesyłana przez powietrze?

Zasada ładowania bezprzewodowego.

Zasada ładowania bezprzewodowego opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. W ładowarce i gadżecie mobilnym, jakim najczęściej jest smartfon lub smartwatch, zastosowano specjalne cewki indukcyjne. Są różne: cewka nadawcza (nadajnik) jest zainstalowana w ładowarce, a odbiornik (odbiornik) jest instalowany w korpusie kompatybilnego urządzenia. Wokół nadajnika bezprzewodowej energii elektrycznej powstają drgania pola elektromagnetycznego, które po stronie odbiorczej zamieniane są na prąd elektryczny.

Wymagania dotyczące ładowania bezprzewodowego są jasno określone w standardzie Qi opracowanym przez konsorcjum WPC Wireless Electromagnetic Energy Consortium. W szczególności norma opisuje charakterystyki pracy (częstotliwość prądu wzbudzenia 100-205 kHz, moc znamionowa 5 W) oraz reguluje odległość między obiema cewkami (nie powinna przekraczać 5 cm).

Należy pamiętać, że wydajność bezprzewodowych systemów ładowania jest kilkukrotnie niższa niż w przypadku zwykłej metody przewodowej. W tym drugim przypadku dochodzi do 97%, natomiast wykorzystując efekt indukcji elektromagnetycznej w najlepszym razie uda się uzyskać wartość 80%. W związku z tym prędkość ładowania podczas korzystania z technologii bezprzewodowej nie jest najlepsza.

Zastosowania ładowania bezprzewodowego najczęściej dotyczą smartfonów, inteligentnych zegarków, golarek elektrycznych i szczoteczek do zębów.

Zalety i wady

Ładowanie bezprzewodowe jest wygodne, ponieważ pozwala pozbyć się przewodów.

Główną zaletą bezprzewodowego ładowania jest możliwość pozbycia się przewodów, a także praktyczność – liczba punktów do bezprzewodowego ładowania gadżetów już rośnie na wielu lotniskach i centrach handlowych. Pozwala to całkowicie zapomnieć o konieczności noszenia ze sobą ładowarki czy zewnętrznego akumulatora.

Główna wada, jak wspomniano powyżej, objawia się wolniejszym tempem uzupełniania rezerw energii baterii ze względu na niższą wydajność bezprzewodowych systemów przesyłu energii elektrycznej. Kolejną wadą jest koszt ładowarek bezprzewodowych, który jest kilkakrotnie wyższy niż przewodowych.

Na koniec należy doprecyzować punkt dotyczący wpływu takiego sposobu ładowania na organizm człowieka. Ponieważ fale elektromagnetyczne wchodzą w skład widma promieniowania niejonizującego, nie wpływają niekorzystnie na zdrowie. Takie promieniowanie jest wykorzystywane do przekazywania sygnału mobilnego, transmisji danych (Wi-Fi lub Bluetooth) oraz w innych codziennych przypadkach. Wpływ na inne domowe sieci bezprzewodowe jest również eliminowany ze względu na różne częstotliwości pracy systemów bezprzewodowych.