Принцип работы зарядного устройства. Зарядка аккумулятора схема и принцип действия

Плохое зарядное устройство может сильно навредить не только Вашему смартфону или планшету, но и подвергнуть опасности Вашу жизнь! Поэтому важно знать кое-что о зарядках.

Мы уже говорили с Вами однажды о , но в той статье мы больше обращали внимание конкретно на батарею. Однако, сама по себе батарея не зарядится - для неё нужно специальное зарядное устройство , которое имеет свои особенности и характеристики, влияющие на процесс заряда и на работу заряжаемого девайса вообще.

Поэтому сегодня мы уделим внимание именно всевозможным зарядкам для телефонов, планшетов и т.п. Разберёмся с вопросами, можно ли оставлять зарядку в розетке постоянно, что будет, если заряжать смартфон "неродным" зарядником и когда ЗУ может сжечь Ваш любимый девайс...

Виды зарядных устройств

Начнём с того, что зарядных устройств для различных приборов существует великое множество. Поэтому нужно заранее ограничиться со сферой их применения. Мы будем рассматривать только зарядки для мелкой бытовой техники, начиная с носимых гаджетов (фитнес-браслеты, смарт-часы и т.п.) и заканчивая планшетами.

Можно было бы включить в наш обзор ещё и ЗУ для ноутбуков, однако, на самом деле большинство из них являются не зарядными устройствами, а внешними блоками питания. Разница здесь весьма условна, однако, если грубо, то блоки питания обычно выдают больший ток. Он способен не только эффективно заряжать аккумулятор, но и полноценно питать ноутбук от сети.

Классическое же зарядное устройство - это обычно электрический прибор, который способен выдавать постоянный ток небольшого напряжения и силы, достаточной для зарядки батареи, но не всегда для нормального питания. Обычные зарядники представляют собой небольшой преобразователь тока, который вставляется в розетку 220 В (или прикуриватель автомобиля на 10-15 В) и по проводу питает аккумулятор нужного устройства:

Проводные зарядные устройства различаются между собой параметрами выдаваемого тока (о них чуть ниже), а также типом штекера, подключаемого к разъёму заряжаемого девайса. Сегодня наиболее распространены стандартизированные штекера microUSB, miniUSB, USB type C и Lightning. Однако, ещё несколько лет назад на рынке мобильной техники творилась большая неразбериха, поскольку даже в рамках одного бренда могло существовать несколько видов гнёзд для зарядки и передачи данных:

С началом стандартизации стал развиваться и рынок зарядных устройств. В частности, появилось много видов портативных ЗУ . К таковым, в первую очередь, следует отнести пауэр-бэнки (от англ. "power bank" - досл. "хранилище питания"). По сути, они являют собой переносные аккумуляторы, позволяющие по стандартному USB-порту заряжать от себя любую мобильную технику. При этом сами они заряжаются от стандартных проводных зарядников или от альтернативных источников, вроде солнечных батарей:

К портативным зарядкам можно также отнести различные приспособления, преобразующие кинетическую энергию в электрическую. В основе их лежит динамо-машина , которая вырабатывает ток от вращения специальной ручки или постоянного прижимания рычага руками, либо другими устройствами (например, колесом велосипеда). Плюс таких зарядных устройств в их полной независимости от электросети. Однако, в минусах трудоёмкость выработки и не всегда удовлетворительное качество тока.

Ещё в ранние 2000-е на рынке были популярны универсальные зарядные устройства крабики и крокодильчики . Основным недостатком обеих типов зарядников является то, что они предполагают извлечение батареи. Однако, в своё время они спасали многих владельцев телефонов со специфическими разъёмами зарядки, поскольку подключались напрямую к клеммам любых аккумуляторов и даже позволяли регулировать параметры тока (правда, не все модели):

В последнее время появились также беспроводные зарядные устройства . Они могут быть как уже интегрированы в современную технику (в основном смартфоны), так и поставляться в подключаемом виде (съёмные задние крышки, накладки и т.п.). Состоят такие устройства из базы, подключённой к электросети, которая излучает ток нужного номинала (в виде электромагнитного поля), и приёмника внутри заряжаемого девайса, который улавливает излучение и заряжает им батарею:

Преимущество беспроводных зарядок в отсутствии необходимости постоянно дёргать разъём питания, который из-за этого постепенно изнашивается и со временем вовсе выходит из строя. Однако, в силу того, что технология ещё только начинает внедряться, у неё есть и ряд недостатков:

• небольшой радиус и узконаправленность излучения (при зарядке смартфон нужно класть на базу строго в определённое место, иначе даже небольшое смещение может стать причиной того, что он не зарядится вообще или зарядится мало);
• повышенный нагрев заряжаемого устройства;
• более медленная скорость зарядки в сравнении с проводной;
• шум от охлаждающего кулера внутри базы;
• высокая стоимость качественного зарядного устройства.

Как видим, внешне зарядки различаются весьма сильно. А вот что касается внутреннего устройства и применения, сейчас разберёмся.

Характеристики зарядных устройств

Все важные характеристики зарядного устройства обычно обозначаются на специальной этикетке наклеенной на его корпусе, либо гравируются или пишутся краской прямо на нём же. Давайте посмотрим, что там указывается:

Самыми важными характеристиками являются параметры входящего ("In", "Input" или "AC") и выходящего ("Out", "Output", "DC") тока. Большинство зарядных устройств, предназначенных для импорта в постсоветские страны предназначены для эксплуатации с нашими электросетями, в которых номинальным напряжением значится 220 Вольт. Однако, в некоторых странах ток в сети ниже нашего (от 100 до 150 В), поэтому и зарядки из тех стран могут просто сгореть при подключении к нашим розеткам. Поэтому первым делом нужно убедиться, что в группе "Input" верхнее допустимое значение указано - 220 (а лучше 240) Вольт.

Теперь посмотрим на значения в группе "Output". Самыми важными здесь являются показатели выходного напряжения и силы тока. Несмотря на то, что современные контроллеры заряда в смартфонах и планшетах снабжены неплохими защитными механизмами, которые понижают слишком большой ток до нужных параметров, лучше лишний раз не перегружать эти системы и подбирать зарядку в соответствии с номинальным напряжением аккумулятора Вашего девайса.

Теперь о силе тока . Чем она выше, тем быстрее будет происходить зарядка аккумулятора. Однако, для каждой батареи указан определённый лимит, превышать который нежелательно. Например, аккумулятор с рекомендованной силой тока 1 Ампер можно заряжать током в 1А или ниже, но при зарядке, к примеру, 2-амперным током есть вероятность того, что защитная цепь контроллера заряда даст сбой и он сгорит (в буквальном смысле слова!).

Поэтому, если Вы по каким-либо причинам не можете зарядить своё мобильное устройство от "родного" зарядника, то лучше воспользуйтесь USB-выходом компьютера или ноутбука. Он выдаёт номинальный ток силой в 0.5 А и напряжением 5 В, который является безопасным для большинства гаджетов. Правда, у такого подхода есть и обратная сторона медали. Если для Вашего устройства предусмотрена зарядка большим током (технология быстрой зарядки), то от малого тока аккумулятор будет брать заряд либо очень медленно, либо вообще не будет.

И ещё один нюанс, на который стоит обратить внимание - кабель зарядного устройства. Сейчас многие зарядники поставляются со сменным кабелем, который вставляется в обычное USB-гнездо. Такой подход вполне оправдывает себя, ведь именно кабель чаще всего выходит из строя при частой эксплуатации. Однако, когда дело дойдёт до замены кабеля, важно выбрать хороший.

Во-первых, он должен быть гибким, но в то же время, прочным. Многие советуют брать кабеля в тканевой оплётке: они и выглядят презентабельнее, и имеет дополнительную защиту. Во-вторых, лучше брать экранированный кабель, который меньше подвержен электромагнитным наводкам. А в-третьих, длина кабеля в идеале должна быть в пределах 50 - 100 см, поскольку в более длинных кабелях будут большие потери тока.

Чтобы не быть голословным приведу реальный пример зарядки своего телефона от одного ЗУ (номинал: 4,5В 0,7А) разными кабелями: оригинальным полуметровым и дешёвым двухметровым от Дяди Ляо (замеры проводились при помощи приложения Ampere). Думаю, комментарии излишни:

Особенности эксплуатации

Ну, а теперь пришло время развеивать и подтверждать различные слухи, связанные с зарядными устройствами.

- Заряжать телефон лучше малым током (МИФ)

Многие советуют по принципу "лучше меньше, да лучше" заряжать мобильную технику только либо от USB-портов, либо от маломощных зарядных устройств. В качестве преимущества указывается увеличение срока службы аккумулятора и его ёмкости. Увы, это миф! Хуже, конечно, от такой зарядки не будет, но ёмкость аккумулятора никогда не повысится выше указанного номинала. К тому же, малый ток будет очень медленно заряжать современные смартфоны с функцией быстрой зарядки...

- Для ускорения зарядки нужно брать короткий провод (ПРАВДА)

Чем короче провод от зарядника до заряжаемого устройства, тем меньшие потери тока будут происходить в нём. Соответственно, зарядка будет идти эффективнее и быстрее. Единственным условием для работы данного правила является качественный кабель и штекер провода, поскольку в дешёвых китайских USB-шнурках, даже при короткой длине могут наблюдаться серьёзные потери (см. скриншот в предыдущем разделе).

- Нельзя оставлять устройство заряжаться на всю ночь (МИФ)

Данный миф связан с тем, что в старых телефонах контроллер заряда батареи после достижения 100% не прекращал зарядку. В результате чего аккумулятор постепенно нагревался и мог загореться! Современные мобильные устройства надёжно защищены от данной проблемы. После полной зарядки контроллер просто отсекает ток и подпитывает Ваш девайс до 100% при падении заряда.

Однако, стоит учесть, что как и любая автоматика, защита контроллера может дать сбой. В этом случае батарея при избыточной зарядке действительно начинает перегреваться и может взорваться или загореться. Поэтому, если Вы заметите, что после достижения 100% заряда Ваше устройство подозрительно тёплое - самое время обратиться в сервис-центр на предмет проверки и возможной замены аккумулятора.

- Нельзя полностью разряжать аккумулятор (ПРАВДА)

Современные мобильные устройства, как правило, оснащены литий-ионными или литий-полимерными аккумуляторами, которые действительно нельзя разряжать "в ноль". Из-за такой разрядки может выйти из строя контроллер заряда и аккумулятор придётся менять.

Кстати, именно по этой причине (а не для того чтобы покупатель мог потестировать) даже выключенные телефоны в магазинах периодически подзаряжают. Причём делать это по инструкции рекомендуется при падении заряда ниже уровня 30 - 40%.

Правда, и здесь есть нюанс. Даже в разряженной батарее небольшой запас тока всё-таки остаётся. Это своеобразный неприкосновенный запас, который сохраняет работоспособность контроллера аккумулятора даже после того как пользователь полностью разрядит своё устройство и оно выключится. Именно поэтому, даже, если Вы полностью разрядите телефон, но вечером поставите его на зарядку, то, скорее всего, ничего с ним не случится! А вот, если он пролежит разряженным пару дней, то тут уже всякое может быть...

- Нельзя использовать телефон при зарядке (МИФ)

На самом деле при использовании оригинального зарядного устройства, Вы вполне можете пользоваться своим девайсом во время зарядки. Ток заряда в таком случае, как правило, больше тока разряда, так что максимум, чем это грозит, чуть более длительным процессом накопления заряда.

В то же время, при использовании слабых зарядников или при зарядке от некачественной электросети, ток заряда может быть меньше номинального. Если он окажется ниже тока разряда, то Ваше устройство продолжит разряжаться, даже будучи подключённым в сеть, либо заряд просто не будет набираться.

- Зарядное устройство лучше не держать в розетке постоянно (ПРАВДА)

И на это есть целых две причины. Даже, когда зарядник ничего не заряжает, а просто воткнут в розетку, он выполняет свою работу. Следовательно, во-первых, происходит его медленный, но износ, а во-вторых, идёт небольшой расход тока, который за месяц может составить (в зависимости от мощности зарядного устройства) до пары киловатт-часов!

Рассчитать расход тока можно перемножив номинальное напряжение на силу тока, которые указаны на корпусе зарядника, а затем умножив полученное значение на нужное количество времени в часах. Например, для стандартного ЗУ 5В 1А потребление тока будет 5 Ватт за час. Отсюда, в сутки имеем 24х5=120 Ватт, а за месяц накапает 120х30=3600 Ватт! То есть, 3,6 киловатт-часа.

- Нельзя использовать неоригинальные зарядные устройства (МИФ)

Если номиналы тока на оригинальном и "неродном" заряднике совпадают, то вполне можно использовать любой из них. Максимум, чем грозит использование неоригинального ЗУ - более слабым выдаваемым током, который будет медленнее заряжать Ваш девайс.

Выводы

Сегодня существует довольно большой выбор зарядных устройств буквально на все случаи жизни. Однако, если знать их основные характеристики, которые влияют на качество заряда, Вы без особых проблем сможете выбрать именно то, что подойдёт Вам. И при этом не так важно, оригинальное это будет ЗУ или от стороннего производителя. Важно лишь чтобы это не был вообще какой-то ширпотреб.

При выборе зарядника обращайте внимание на производителя (лучше брать, всё-таки, оригинал или зарядки известных фирм, вроде Belkin или AUKEY) и старайтесь избегать китайских подделок. Длина кабеля зарядного устройства в идеале должна составлять 50 - 100 см. Ну и, естественно, номинальный ток должен соответствовать тому, который указан на аккумуляторе заряжаемого устройства. Вот и все премудрости:)

P.S. Разрешается свободно копировать и цитировать данную статью при условии указания открытой активной ссылки на источник и сохранения авторства Руслана Тертышного.

Сейчас все чаще и чаще слышу про беспроводную зарядку. Четыре месяца назад, когда искал себе новую машину, видел Киа "Спортедж" со встроенной такой зарядкой. Еще подумал, вот на кого это рассчитано, на единиц? Казалось, что для этого надо иметь какую то крутую модель телефона или какое то дорогое оборудование. Но оказывается и мой телефон средней стоимости поддерживает эту технологию. Задумался, я же совсем не знаю принципов, как это работает. Мне казалось, что эта технология еще достаточно "далеко" от обывателя, а оно уже вот рядом и совсем доступно.

Давайте разберемся чуть подробнее...

Оказывается, принцип работы беспроводного зарядного устройства очень прост - достаточно поместить гаджет на специальную панель, чтобы он зарядился. В основе аксессуара лежит принцип работы индукционной катушки.

Беспроводные зубные щетки длительное время уже используют беспроводную зарядку. Технологию традиционно сопровождали проблемы низкой эффективности и медленной зарядки, но они были не критическим недостатком для зубной щетки или электрической бритвы, которые вы используете только в течение нескольких минут каждый день. Использование индуктивной зарядки является более безопасным, с той точки зрения, что нету провода, и он не замкнет, и вы случайно не дотронетесь мокрыми руками к участкам с плохой изоляцией.

Такой способ передачи энергии становится очень популярной в последнее время. В 2015 году всемирно популярный бренд начал продавать мебель, в которую будет встроен модуль беспроводной зарядки. Сегодня все флагманские модели смартфонов поддерживают Qi.

Ожидается, что в скором времени трансмиттеры или, другими словами, модули можно будет найти в аэропортах, ресторанах, кинотеатрах, фастфудах, торговых центрах, что позволит осуществлять зарядку телефонов и планшетов в любое время. На самом деле это облегчит жизнь юзерам мобильных гаджетов. Мы входим в новую эру, где совсем необязательно носить с собой повсюду проводные зарядные устройства для всех девайсов, которыми мы пользуемся.

Стандарт беспроводного питания называется Qi. В русской транскрипции слово произносится как «Ци». Такое имя стандарт носит в честь термина восточной философии и означает поток энергии. Он разработан Консорциумом беспроводной электромагнитной энергии WPC. Эта организация объединяет мировых производителей электроники и ставит перед собой важную задачу - стандартизировать процесс зарядки гаджетов индукционным методом. В ближайшем будущем все девайсы можно будет заряжать без подключения к сети. Это невероятно удобно. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда разряжается смартфон. Приходится в срочном порядке искать выход. В скором времени модули беспроводной зарядки появятся во всех общественных местах, а также дома у каждого юзера.

В домашних условиях можно просто расположить модуль в удобном месте, и он никогда не потеряется, в отличие от проводной «зарядки». Достаточно просто поместить на него гаджет, немного подождать, пока пополнится ёмкость аккумулятора. Принцип работы беспроводной «зарядки» основан на свойствах индукционной катушки передавать электрический ток. В школьном курсе физики нас учили, что при подключении индукционной катушки к источнику питания в ней возникает магнитное поле перпендикулярно виткам катушки. Таким образом, если расположить две катушки в радиусе действия магнитного поля и при этом подключить одну из них к источнику питания, то во второй катушке появится напряжение. При этом важно учитывать тот факт, что две индукционные катушки ни в коем случае не должны соприкасаться между собой. Такой простой принцип положен в работу беспроводных зарядных устройств, поддерживающих технологию Qi.

Существует две разновидности стандарта Qi. Первая предполагает зарядку при низкой мощности - 5 ватт, а вторая - при высокой мощности - 120 ватт. Qi высокой мощности сейчас не выпускается производителями в силу объективных факторов. С помощью Qi на 120 ватт можно выполнить зарядку ноутбука. Qi на 5 ватт используют для пополнения ёмкости аккумулятора планшетных компьютеров и телефонов. Следует отметить, что для планшета и смартфона необходима различная сила тока. Беспроводное зарядное устройство для телефона создаёт силу тока в 1 ампер, а для планшетного компьютера - 2 ампера. При выборе аксессуара обязательно обращайте внимание на такие характеристики.

Современное беспроводное зарядное устройство состоит из двух компонентов. Один из них встроен непосредственно в гаджет, который поддерживает Qi и называется ресивером беспроводной зарядки. По сути, он является приёмником, который проводит электрический ток к аккумулятору. Второй компонент называют трансмиттером. Если подразумевается покупка беспроводной «зарядки», речь идёт именно о трансмиттере. Они бывают самых разных форм и размеров. В основном распространены круглые и прямоугольные передатчики.

Чтобы лучше понять, как работает беспроводная зарядка, следует учесть, что магнитное поле способно передавать не только электрический ток, но и данные о байтах и битах, что учли разработчики стандарта Qi. Взаимодействие между катушками будет возникать только в тот момент, когда гаджет со встроенным трансмиттером будет находиться поблизости от передатчика. Если аксессуар для зарядки гаджета будет функционировать в фоновом режиме, то посылаемый каждые 0,4 секунды передатчиком импульс не будет изменять напряжение в катушке, встроенной в трансмиттер. Можно сделать вывод, что современный аксессуар умеет распознавать, в каком режиме функционировать. Как только поблизости на расстоянии нескольких сантиметров окажется смартфон, напряжение в индукционной катушке резко снизится, и устройство перейдёт в режим активной работы. Как только аккумулятор смартфона будет заряжен, соответствующий сигнал переведёт зарядное устройство в фоновый режим. Можно сделать вывод, что современные беспроводные аксессуары для пополнения ёмкости батареи являются энергоэффективными.

Еще больше графиков и формул

Некоторые пользователи ошибочно полагают, что функция беспроводной зарядки Qi может нанести вред здоровью. Дело в том, что магнитное излучение не является ионизирующим. По своему влиянию на организм оно похоже на сигнал мобильной связи, сигнал Wi-Fi, радиосигнал. При этом сигнал мобильной сети, который поступает с вышки, является более сильным и имеет непрерывный характер, в то время, как электромагнитное излучение пропадает сразу после зарядки батареи смартфона. Мощность беспроводных зарядных устройств составляет 5 ватт. Её недостаточно чтобы оказать воздействие на человеческий организм. О негативном воздействии можно говорить лишь в том случае, когда мощность таких девайсов будет равняться 120 ваттам. Но подобные модели не выпускаются в промышленных масштабах. Этим объясняется отсутствие беспроводных зарядных устройств для ноутбуков. Важно знать, что технология беспроводного заряда аккумулятора давно используется во многих моделях электробритв и электрических зубных щёток, что в очередной раз доказывает её безопасность.

Перспективы

Данная индуктивная зарядка может быть удобна, но малый радиус действия является проблемой. Это разительно уменьшает удобство пользования данной технологией Изменится ли это? Может быть. Было проведено много исследований потенциала беспроводной зарядки и в различных технологиях были успехи в радиусе действия. Лазеры, микроволновые печи и более мощные варианты индуктивной зарядки смогли достичь больших расстояниях передачи. Недостатки препятствуют распространенное это слишком мощное излучение выше сказанных технологий. Можете обжечься или еще чего хуже. Трудно сказать, кто возьмет пальму первенства на этом рынке. Первым кандидатом, является Apple, потому что компания запатентовала устройство, которое может якобы заряжать на расстоянии до одного метра. Беспроводной Консорциум питания также постоянно ищет лучшие варианты. А тут еще Intel, которая недавно объявила, что она работает над интегрированной технологией магнитных устройств, которые будут помещены в ноутбук и раздавать питание на близлежащие смартфоны и периферийные устройства.

источники

Своих новых смартфонов iPhone 8/8 Plus и iPhone X компания Apple чуть ли не главной фишкой устройств назвала поддержку функции беспроводной зарядки стандарта Qi. Также был представлен коврик для беспроводной зарядки Air Power, который позволяет одновременно заряжать смартфон, Apple Watch и беспроводные наушники AirPods. Беспроводная зарядка потихоньку становится стандартной функцией для флагманов А-бренда и не только.

Но так ли революционно решение Apple? Как же все-таки работает беспроводная зарядка на практике? Об этом и пойдет речь в статье.

Принцип работы беспроводной зарядки

Большинство беспроводных зарядных устройств используют магнитную индукцию и магнитный резонанс. Они предлагают разместить гаджет на специальной поверхности для автоматической зарядки, без необходимости подключения кабеля к устройству.

Разумеется, беспроводная зарядка не является действительно беспроводной. Ваш телефон, смарт-часы, планшет не нужно подключать к зарядке, но само беспроводное зарядное устройство все еще должно быть подключено кабелем к адаптеру питания или порту USB.

Как менялось мнение Apple по поводу беспроводной зарядки

Когда Apple представили iPhone 5 без поддержки беспроводной зарядки, то в это же время в смартфонах на конкурирующих платформах Android и Windows модули были встроены во многих флагманских моделях. Но Фил Шиллер из Apple , что «создание отдельного зарядного устройства, которое вы должны подключить к розетке, на самом деле, для большинства ситуаций, более сложное». То есть в Купертино даже не задумывались о беспроводной зарядке, отметая такую возможность на корню.

Пять лет спустя Apple изменила свое мнение. С iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X Apple включает поддержку беспроводной зарядки с использованием открытого стандарта Qi (произносится как «ши», поскольку это китайское слово, которое относится к «жизненной энергии» в живых вещах.).

Беспроводная зарядка стандарта Qi

Беспроводные зарядные устройства в данный момент используют явление магнитной индукции. Проще говоря, они используют магнетизм для передачи энергии. Во-первых, вы помещаете устройство, например смартфон, на беспроводное зарядное устройство. Ток, поступающий от сетевой розетки, проходит через катушку в беспроводном зарядном модуле, создавая магнитное поле. Магнитное поле создает ток в катушке внутри смартфона. Эта магнитная энергия преобразуется в электрическую энергию, которая затем используется для зарядки аккумулятора. Устройства должны иметь соответствующее оборудование для поддержки беспроводной зарядки. То есть устройство без необходимой катушки внутри корпуса не может заряжаться без проводов.

В то время, как радиус работы стандарта Qi первоначально был ограничен малым диапазоном действия магнитного поля, теперь он также поддерживает использование явления магнитного резонанса. Работает аналогично, но заряжаемый гаджет может находиться на расстоянии до 45 мм от поверхности беспроводного зарядного устройства, а не касаться его, как было раньше. Такой способ менее эффективен, чем способ, основанный на магнитной индукции, но есть некоторые преимущества – например, беспроводное зарядное устройство может быть установлено под поверхностью стола, и вы можете разместить гаджет с приемником на столе, чтобы зарядить его. Он также позволяет размещать несколько устройств на одной зарядной площадке и каждое из них будет заряжаться параллельно.

Немного об энергопотреблении системы. Когда зарядка гаджетов не производится, зарядное устройство Qi не потребляет большое количество электроэнергии. Специальный модуль с малым энергопотреблением отслеживает этот момент и отключает подачу тока на катушку, но когда он обнаруживает, что гаджет, требующий зарядки, помещен на площадку зарядного устройства, то увеличивает выходную мощность магнитного поля.

Конкуренты стандарта Qi

Беспроводная зарядка становится все более распространенной и тщательнее стандартизируется. И на этот раз Apple не создала свой собственный беспроводной стандарт. Вместо этого он решил поддержать существующий стандарт Qi, который также поддерживает многие сторонние устройства.

Power Matters Alliance (PMA)

Однако Qi, которым управляет консорциум Wireless Power, самый распространенный на данный момент, но он не одинок. На втором месте – Power Matters Alliance , или стандарт PMA . Он использует магнитную индукцию, как и Qi. Однако эти два стандарта несовместимы. Новые iPhone и другие продукты Apple не могут заряжаться с помощью беспроводного зарядного устройства PMA.

Но некоторые устройства на рынке совместимы с обеими стандартами. Современные смартфоны , такие как Galaxy Note8, Galaxy S8 и Galaxy S7 , фактически, поддерживают как Qi, так и PMA, поэтому могут заряжаться от любых зарядных устройств. Компания Starbucks (мировая сеть кафе) делала ранее ставку именно на PMA, но теперь есть вариант, что она может переосмыслить ситуацию, так как iPhone поддерживает только Qi.

В Apple уверены, что в ближайшее время многие аэропорты, отели и другие общественные места также будут делать ставку на Qi. То есть скорее всего появятся и устройства от других производителей, поддерживающие беспроводную зарядку этого стандарта. Как показывает практика, вероятно так на самом деле и будет.

Alliance for Wireless Power (A4WP)

Есть и третий конкурент у стандарта Qi. Это Alliance for Wireless Power (A4WP) , который использует в своей работе технологию Rezence. Суть принципа работы стандарта – в использовании эффекта магнитного резонанса, который позволит расширить область зарядки для нескольких устройств. Вы можете размещать несколько гаджетов на одном зарядном устройстве, перемещать их и даже заряжать их через объект, например книгу. Для работы технологии Rezence потребуется Bluetooth-соединение с устройством.

AirFuel Alliance

Понимая, что стандарт Qi наиболее популярный на рынке, конкуренты решили объединиться. Так появилось новое образование AirFuel Alliance , которое с 2015 года занимается продвижением своих технологий беспроводной зарядки. В консорциум вошли 195 компаний. Самое интересное, что AirFuel Alliance заручился поддержкой компании Intel, что говорит о том, что там всё всерьез и надолго. Ну что же, конкуренция всегда хороша для пользователей, ведь она является двигателем прогресса.

С какими устройствами можно использовать беспроводную зарядку сегодня?

Уверен, что такой вопрос задают себе многие пользователи. Ведь всем хочется попробовать, как всё-таки работает беспроводная зарядка, и так ли это удобно, как говорят разработчики.

У меня довольно большой опыт использования беспроводной зарядки. Вы удивитесь, но уже почти 5 лет. Моя старая добрая Nokia Lumia 820 поддерживает беспроводную зарядку. Еще в декабре 2012 года при покупке смартфона я получил в комплекте и дополнительный аксессуар, который дает возможность использовать беспроводную зарядку данного смартфона.

Правда, для того, чтобы Nokia Lumia 820 могла заряжаться без проводов, необходимо было купить специальную заднюю крышку. Из личного опыта могу сказать, что использовать беспроводную зарядку очень удобно и практично. Положил смартфон на специальную поверхность, и он начнет получать энергию для зарядки аккумулятора. Стоит заметить, что есть и неприятные стороны в использовании беспроводной зарядки от Nokia. Начнем с того, что при этом корпус смартфона довольно ощутимо греется, а сам процесс зарядки происходит намного медленнее, чем при зарядке через кабель.

К сожалению, история смартфонов от Microsoft, похоже, закончилась. Но у вас все же есть возможность попробовать беспроводную зарядку.

В последние несколько лет производители Android-смартфонов все реже устанавливают беспроводную зарядку в свои устройства. Например, Google не предлагает ее в своем смартфоне Pixel, хотя ранее некоторые аппараты линейки Nexus поддерживали данную функцию. Из А-брендов только Samsung сохранил возможность беспроводной зарядки в своих последних флагманских моделях.

Но в связи с ходом Apple, дающей стандарту Qi вотум доверия, беспроводная зарядка может стать более распространенной и в том числе на устройствах с Android.

Тем не менее, уже сейчас можно купить смартфон, который поддерживает беспроводную зарядку. Это Samsung Galaxy Note8 и Galaxy Note 5, Galaxy S8, S8+, S8 Active, S7, S7 Edge, S7 Active, LG G6 (только версия для США и Канады) и LG V30, Motorola Moto Z, Moto Z Play, Moto Z2 Force, Moto Z2 Play (только с беспроводным модулем для зарядки), ну и конечно же новые iPhone 8, 8 Plus, X (10). Как видите, выбор довольно большой, от разных брендов и на разных платформах.

Даже если ваш смартфон не поддерживает беспроводную зарядку, вы можете добавить поддержку данной функции при помощи специального футляра. Также в некоторых случаях есть возможность воспользоваться беспроводным адаптером зарядки, который крепится на задней панели гаджета и подключается к порту питания.

А теперь самое главное. Для того, чтобы заряжать смартфон с помощью беспроводной зарядки, естественно необходимо прежде всего приобрести зарядное устройство, которое будет поддерживать стандарт Qi. Найти такие устройства можно в различных интернет-магазинах, таких как Amazon, Aliexpress, eBay и другие. Купив устройство в магазине, подключите его к розетке, положите на специальную площадку свой смартфон. Теперь он будет заряжаться без проводов, как вы и хотели.

Итоги

Что-то мне подсказывает, что появление в новых iPhone функции беспроводной зарядки даст толчок к развитию этого сегмента IT-индустрии. Очень скоро мы будем наблюдать ситуацию, когда все флагманские смартфоны начнут поддерживать технологию беспроводной зарядки по умолчанию. А дальше дело может дойти и до бюджетных устройств. Так что нас ждет интересное время.

Интересно, из чего же состоит зарядное устройство (блок питания) Сименса и возможно ли его починить самостоятельно в случае поломки.

Для начала блок нужно разобрать. Судя по швам на корпусе этот блок не предназначен для разборки, следовательно вещь одноразовая и больших надежд в случае поломки можно не возлагать.

Мне пришлось в прямом смысле раскурочить корпус зарядного устройства, оно состоит из двух плотно склеенных частей.

Внутри примитивная плата и несколько деталей. Интересно то, что плата не припаяна к вилке 220в., а крепится к ней при помощи пары контактов. В редких случаях эти контакты могут окислиться и потерять контакт, а вы подумаете, что блок сломался. А вот толщина проводов, идущих к разъему на мобильный телефон, приятно порадовала, не часто встретишь в одноразовых приборах нормальный провод, обычно он такой тонкий, что даже дотрагиваться до него страшно).

На тыльной стороне платы оказалось несколько деталей, схема оказалась не такой простой, но все равно она не такая и сложная, чтобы не починить ее самостоятельно.

Ниже на фото контакты внутки корпуса.

В схеме зарядного устройства нет понижающего трансформатора, его роль играет обычный резистор. Далее как обычно парочка выпрямляющих диодов, пара конденсаторов для выпрямления тока, после идет дроссель и наконец стабилитрон с конденсатором завершают цепочку и выводят пониженное напряжение на провод с разъемом к мобильному телефону.

В разъеме всего два контакта.

В наше время у каждой семьи в пользовании находится большое количество электронных устройств. Телефоны, смартфоны, фонарики, планшеты, игрушки для детей всех возрастов и многие другие бытовые приборы нуждаются в питании от переносных источников тока: батареек или аккумуляторов.

Источники питания создаются для длительной эксплуатации, но могут быстро выйти из строя по неосторожности. Чтобы максимально использовать заложенный в них ресурс производителя рекомендуем ознакомиться с особенностями работы аккумуляторов различных конструкций, правилами их зарядки и безопасного обращения.

Самым нетерпеливым читателям можно сразу перейти к правилам зарядки, рекомендуемым заводом. Они приведены в конце. Однако, последовательное прочтение материала позволит лучше понять их особенности и правильно применять на практике.

Как устроен и работает аккумулятор

Весь широкий ассортимент аккумуляторной продукции работает по единому принципу преобразования энергии химических процессов в электрическую. Для ее протекания создана специальная конструкция.

Принципы устройства аккумулятора

Герметичный сосуд, который называют банкой, заполняют электролитом. В него помещают две отделенные друг от друга пластины из разных металлов, именуемых электродами. На них образуется разность электрических потенциалов, которая способна совершать полезную работу.

Для повышения мощности энергии банки с пластинами делают увеличенных размеров или подключают параллельными цепочками. Чтобы поднять выходное напряжение их соединяют последовательно. Такие конструкции называют аккумуляторными батареями.

Классификация

По видам электролита аккумуляторы делят на:

• жидкостные;
• гелевые.

По конструктивным особенностям жидкостные аккумуляторы разделяют на:

• кислотные;
• щелочные;
• солевые.

Конструкции кислотных аккумуляторов используются относительно редко. Они могут встретиться в бюджетных моделях фонариков, где работают совместно с зарядным устройством.

Аккумуляторы щелочного типа, как правило, имеют повышенные габариты. Раньше их применяли для освещения в переносных фонарях, но сейчас подобные конструкции не удобны для работы и перестали применяться.

В мобильных устройствах для домашнего применения популярны модели аккумуляторов:

• свинцово-кислотных (Pb+H 2 SO 4);
• никель-кадмиевых (Ni-Cd);
• никель-цинковых (Ni-Zn);
• никель-металл-гидридных (Ni-Mh);
• литий-ионных (Li-ion);
• литий-полимерных (Li-Pol)

Конструктивные особенности различных моделей

Типовое устройство батареи аккумуляторов, состоящей из отдельных банок с набором вставленных в них положительных и отрицательных пластин, последовательность их расположения можно наблюдать на примере кислотной аккумуляторной батареи.

Конструкции цилиндрических или «пальчиковых» моделей представлены разрезанным видом для литий-ионного аккумулятора с поясняющими надписями для каждого слоя.

Внешний вид аккумуляторов

Габариты и форма источников тока создаются для удобного их расположения в гнездах мобильных устройств, надежного питания потребителей, возможности быстрой зарядки.

Аккумуляторы могут иметь форму цилиндра или таблетки, как показано на фотографии для распространенных никель-кадмиевых устройств, которые собираются в блоки специальными перемычками.

Когда по условиям эксплуатации предпочтительнее получать питание от единого блока, то создают общий корпус. В него встраивают отдельные пальчиковые элементы, которыми за счет их параллельного и последовательного подключения, обеспечивают выходные характеристики по току и напряжению.

Такой принцип заложен в создание батареи аккумуляторов для ноутбука.

Для малогабаритных мобильных устройств создаются аккумуляторы в форме небольшого параллепипеда с закругленными краями. На одной из торцевых сторон у него смонтированы латунные площадки, обеспечивающие создание электрического контакта для источника и потребителей тока.

Принцип преобразования химической энергии в интересующую нас электрическую поясняет картинка.

Между двумя рядом расположенными веществами с подобранными свойствами протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. Она сопровождается выделением электронов и ионов, которые при движении, как известно, образуют электрический ток.

Чтобы движущиеся заряды создавали электрические потенциалы, а не просто выделяли тепло в окружающую среду при смешивании окислителя с восстановителем, необходимо создать для этого условия.

Этим целям служат:

• анод (положительный заряд), осуществляющий окислительную реакцию;
• катод, восстанавливающий вещество;
• электролит, проводящий ток во время диссоциации рабочей среды на катионы и анионы.

Анод с катодом размещают в отдалённых сосудах, которые соединяются солевым мостиком. По нему движутся анионы и катионы, создавая внутреннюю цепь аккумулятора. Внешняя же цепочка образуется подключением потребителя ко входу, например, вольтметра или другой нагрузки.

На аноде и катоде постоянно происходит переход электронов и ионов в электролит и обратно. Во внутренней цепочке идет движение зарядов через солевой мостик, а во внешней протекает ток с анода к катоду.

Этот принцип является базовым для заряда и разряда всех моделей химических источников тока.

Как работает никель кадмиевый аккумулятор

Существует всего два вида работы:

1. разряд;
2. заряд.

Можно выделить еще режим хранения, но правильнее его отнести к разряду, который стараются максимально ограничить, хотя полностью избежать его не получается.

Цикл разряда

Накопленная на электродах энергия при подключении к ним нагрузки создает электрический ток во внешней цепи.

Анодом в никель-кадмиевом аккумуляторе работают окислы никеля с включениями частичек графита, снижающими общее электрическое сопротивление. В качестве катода используют губчатый кадмий.

Во время разряда происходит выделение молекул активного кислорода из состава окислов никеля, которые поступают в электролит и дальше на кадмий, окисляя его.

Цикл заряда

Его принято проводить при снятой нагрузке. Тогда можно использовать меньшую мощность зарядного устройства.

Полярность клемм у зарядного и аккумулятора должно совпадать, а внешняя мощность превосходить внутреннюю. Тогда под действием постороннего источника внутри аккумуляторной банки формируется ток с направлением, обратным разряду.

Он переориентирует ход химических процессов в емкости банки, обогащает анод кислородом и восстанавливает кадмий на катоде.

Как работает литий-ионный аккумулятор

Углеродный анод и катод из оксидов металла, содержащих литий, например, состава LiMn 2 O 4 , погружены в органический электролит.

В нем движутся положительно заряженные ионы Li+. Сам литий при этом не переходит в металлическое состояние, а создается обмен его ионов между электродными пластинами. По этой причине аккумуляторы называют литий-ионными.

Цикл заряда

Ионы лития изымаются (процесс деинтеркаляции) из содержащего литий катода и внедряются в анод (интеркаляция).

Цикл разряда

Перемещение ионов идет в обратном заряду направлении, а электроны от анода движутся к катоду и образуют электрический ток.

Если сравнить принципы работы аккумулятора любой конструкции, то можно наблюдать общую закономерность перемещения ионов между электродами по внутренней цепи и электронов по внешней при создании схем заряда и разряда.

Эксплуатационные характеристики аккумулятора

Рабочее напряжение

Его величину определяют на разомкнутых клеммах вольтметром при оптимальном заряде. В процессе работы оно постепенно снижается.

Емкость АКБ

Характеристика, показывающая количество тока в миллиамперах или амперах, которое способен выдать аккумулятор за промежуток времени, выраженный в часах.

Мощность

Параметр, учитывающий способность АКБ совершить работу в единицу времени.

Как работает зарядное устройство аккумуляторов мобильных устройств

Сейчас все дорогие электронные устройства снабжаются собственными приборами питания и зарядки.

Для восстановления рабочих характеристик аккумуляторов, используемых индивидуально, выпускаются отдельные зарядные устройства. К ним прилагаются инструкции и таблицы с указанием рекомендованной продолжительности технологического цикла.

Такие модели обычно выдают стабилизированное напряжение на клеммы аккумулятора, у которого при зарядке постепенно меняется электрическое сопротивление, влияющее на величину протекающего тока. Поэтому подобные рекомендации носят усредненный характер.

Формы токов, создаваемые зарядными устройствами

Для зарядки аккумуляторов могут использоваться не только постоянные токи, но и многих других видов, которые решают специфические задачи.

Чтобы обеспечить их протекание создают различные электронные схемы, которые выдают на клеммы аккумулятора напряжение соответствующего вида.

Принципиальные схемы зарядных устройств

Ввиду их разнообразия приведем для примера некоторые типовые решения.

Схема создания постоянных токов

За счет трансформатора понижается напряжение. Его гармоника выпрямляется диодным мостом и пульсации сглаживаются конденсатором высокой емкости.

На выход в аккумулятор поступают токи постоянной величины.

Схема создания пульсирующих токов

Удалив из предыдущей цепочки конденсатор получаем пульсации напряжения на клеммах аккумулятора, которые формируют токи аналогичной формы.

Схема создания пульсирующих токов с промежутком

Заменив диодный мост единичным диодом получаем пульсации токов повышенной частоты в два раза.

Сервисные зарядные устройства

За счет усложнения внутренней электрической схемы создаются различные дополнительные функции для зарядных устройств.

Во всех расчетах величины зарядного тока Iз в амперах за базовое значение принимается эмпирическое соотношение, отсчитываемое в процентах от значения емкости С, выраженной ампер-часами.

Однако для определенных моделей производитель может указать ток зарядки сразу в числовом выражении амперами, которое не соответствует этому правилу. Понятно, что у него есть для этого серьёзные основания.

Свинцово кислотные АКБ

Принято для зарядки использовать токи, составляющие 10% или 0,1 от емкости С. Их записывают 1С.

Для этих аккумуляторов напряжение на единичной банки не должно превышать 2,3 V, что следует учитывать при зарядке батареи, чтобы не превышать критическую величину.

Набор емкости кислотных аккумуляторов после достижения 90% номинальной величины идет по экспоненте. Поэтому дальнейшую зарядку выполняют уменьшенными токами с контролем напряжения на банках, что увеличивает продолжительность процесса.

Свинцово кислотные АКБ нуждаются в периодическом проведении контрольного тренировочного цикла с полным разрядом и зарядом.

Щелочные АКБ

Для них принято ток заряда поддерживать на уровне 25% от емкости или 0,25С.

Никель-кадмиевые модели аккумуляторов

Оптимальная температура для зарядки, как и для работы, в пределах +10÷30 О С. При ней лучше происходит поглощение кислорода на катоде.

Аккумуляторы цилиндрической формы смонтированы плотной намоткой электродов в рулон. Это позволяет эффективно заряжать их токами в широких пределах 0,1÷1С. Стандартный режим предусматривает токи 0,1С и время 16 часов. На каждом элементе напряжение поднимается с одного до 1,35 V.

Если в зарядное устройство вмонтирована система контроля перезаряда, то применяют повышенные токи постоянной формы величиной 0,2÷0,3С. Это позволяет снижать время зарядки до 6 или 3-х часов. Даже допустим перезаряд в пределах 120÷140%.

Характерный недостаток никель-кадмиевых АКБ - эффект «памяти» или обратимая утеря емкости, которая проявляется при нарушениях технологии заряда, а точнее после начала подзарядки аккумулятора с не полностью израсходованной емкостью.

Аккумулятор «запоминает» границу оставшегося резерва и при последующем разряде на нагрузку сокращает свой ресурс при ее достижении. Эту особенность учитывают при эксплуатации, а для хранения Ni-Cd АКБ их переводят в режим полного разряда.

Никель-металл-гидридные модели аккумуляторов

Они создавались для замены никель-кадмиевых АКБ, лишены эффекта памяти, обладают повышенной емкостью. Но, при подготовке к работе после месячного или более срока хранения, требуется проведения цикла полного разряда с последующей зарядкой. Выполнив 3÷5 таких циклов можно увеличить рабочую емкость.

Для хранения этих аккумуляторов осуществляют перевод их емкости в 40% от номинальной величины.

Зарядка производится по технологии 0,1С для никель-кадмиевых АКБ, но с контролем температуры. Ее превышение более 50 О С недопустимо. Сильный нагрев возникает в конце цикла, когда протекание химических реакций замедляется.

По этим причинам для никель-металл-гидридных аккумуляторов создаются специализированные устройства зарядки с встроенными датчиками температуры.

Никель-цинковые модели аккумуляторов

Напряжение одной банки равно 1,6 V. Сила зарядного тока 0,25С. Время заряда 12 часов. Эффект памяти отсутствует. Рекомендуемый предел достижения емкости при заряде - 90% от номинальной.

Нельзя нагревать более 40 О С. Ограниченный ресурс - в три раза короче, чем у никель-кадмиевых АКБ.

Литий-ионные модели аккумуляторов

Оптимальная зарядка выполняется постоянным током в два этапа с величиной:

1. 0,2÷1С с напряжением 4÷4,2 V в первые 40 минут;
2. поддержанием постоянного напряжения на банке 4,2 V до окончания цикла.

Допустима зарядка током 1С за время 2÷3 часа.

Ресурс литий-ионных аккумуляторов снижают:

• зарядное напряжение, большее 4,2 V;
• перезаряд, сопровождающий скопление лития на катоде и выделение кислорода на аноде.

В результате происходит бурный выброс тепловой энергии, повышение давления в корпусе, разгерметизация.

В целях повышения безопасности при эксплуатации производители этих АКБ применяют одно или несколько мер защиты при заряде:

• схему отключения зарядного тока при достижении температуры в корпусе 90 О С;
• датчик превышения давления;
• систему контроля напряжения при заряде.

Поскольку литий-ионный аккумулятор работает и заряжается внутри дорогих электронных устройств, то к его зарядке следует относиться аккуратно, применять только специализированные зарядные устройства.

Особенности зарядки по глубине разряда

Особенности зарядки по температуре

Правильный выбор этих параметров позволяет значительно продлить ресурс эксплуатации литий-ионных АКБ.

Литий-полимерные модели аккумуляторов

К ним подходят все правила эксплуатации, разработанные для литий-ионных моделей. Но, поскольку в них отсутствует жидкий электролит, а используется гелеобразный, то при перезарядке либо перегреве исключается взрыв корпуса, который может только раздуться.

Понимание принципов того, как работает аккумулятор и зарядка для мобильных устройств поможет продлить ресурс ваших гаджетов, эксплуатировать их надежно и безопасно.

Для закрепления материала предлагаем посмотреть видеоролик владельца Admiral134 «Как правильно использовать литий-ионные аккумуляторы».

Вам сейчас удобно задать вопрос в комментариях и переслать этот материал друзьям в соц сети.