Como o carregamento sem fio do telefone é organizado e funciona

A tecnologia móvel entrou firmemente em nossas vidas diárias, e o advento dos carregadores sem fio é bastante natural. Afinal, os dispositivos eletrônicos de consumo (como smartphones, por exemplo) devem funcionar idealmente por um longo período de tempo e sem falhas, embora não seja muito conveniente conectar o plugue à tomada todas as vezes e o plugue ao gadget quando você precisar recarregá-lo.

Um conjunto de interfaces sem fio (Wi-Fi, Bluetooth etc.) há muito se tornou um atributo familiar de muitos dispositivos portáteis. Por que não incluir uma interface para carregamento sem fio neste conjunto? E a tecnologia moderna permitiu que isso fosse realizado.

Obviamente, ao carregar sem fio, o dispositivo móvel recarregável deve estar a pelo menos 4 cm do carregador, mas você deve concordar que isso é mais conveniente do que um fio que se estende do plugue. Às vezes, durante a recarga, é necessário atender uma chamada, afastar-se do carregador e retornar o smartphone para um local próximo ao transmissor do carregador. Isso é mais fácil do que conectar o plugue toda vez.

E em algumas áreas, por exemplo, na medicina, a tecnologia de carregamento sem fio de baterias é simplesmente necessária (dispositivos de emergência, lâmpadas com baterias, etc.). Não é à toa nos últimos anos que fabricantes de eletrônicos líderes como Intel, Samsung, NXP, Texas Instruments e muitos outros adotaram ativamente o desenvolvimento de equipamentos e microcircuitos para carregadores sem fio.

Fundamentalmente, a tecnologia de carregamento sem fio é baseada na transferência de eletricidade por indução eletromagnética. Na zona próxima de indução, a interação reativa do transmissor e receptor é maior. Assim, para uma frequência de 10 MHz, a zona próxima se estende a 4,7 metros.

Devido ao fenômeno da indução eletromagnética, uma corrente de indução é excitada no circuito fechado do receptor, enquanto o circuito do transmissor é a fonte do fluxo magnético alternado (indutor).

O sistema inclui alguns indutores - uma bobina receptora e uma bobina transmissora, que são acopladas indutivamente uma à outra. A corrente alternada da bobina primária (transmissor) forma um campo magnético que penetra nas voltas da bobina secundária (receptor) e induz uma fem.

A tensão da bobina de captação é usada para carregar a bateria do dispositivo móvel. E quanto mais próximo o receptor estiver do transmissor, mais energia ele recebe. A grandes distâncias, o acoplamento indutivo é escasso e o sistema se torna ineficaz. O coeficiente de acoplamento das bobinas k é de grande importância.

A indutância mútua dos circuitos, a correspondência das frequências ressonantes, o fator de qualidade do receptor e as bobinas do transmissor - tudo isso afeta a qualidade da transmissão sem fio de eletricidade do transmissor para o dispositivo de carregamento. Na frequência ressonante, com um fator de alta qualidade de ambos os circuitos, com um alto coeficiente de acoplamento das bobinas, a eficiência do sistema é maior. Isso é óbvio na teoria da antena.

A Consumer Electronics Association classifica a tecnologia de carregador sem fio pela magnitude do coeficiente de acoplamento do loop. Se o coeficiente de acoplamento for de até 0,1, o sistema será chamado de fracamente acoplado e, se o coeficiente se aproximar de 1, será um sistema fortemente acoplado. Sistemas fortemente acoplados são chamados magneticamente indutivos, enquanto sistemas fortemente acoplados são chamados ressonância magnética. Esses dois tipos de sistemas são fundamentalmente diferentes.

A tecnologia de ressonância magnética é menos crítica para o arranjo mútuo das bobinas, e vários receptores podem trabalhar com um transmissor ao mesmo tempo, ou seja, um carregador pode carregar vários dispositivos ao mesmo tempo. Mas aqui a distância é crítica.

Para obter a melhor eficiência, é selecionada a frequência ressonante que melhor interage com a resistência da carga. O fator de qualidade efetivo dos sistemas magneticamente indutivos é muito menor. Com coordenação precisa na tecnologia de ressonância magnética, a transferência de energia ocorre com a mais alta eficiência. É importante que, durante a operação de qualquer tipo de sistema, seja necessário controlar com precisão os parâmetros atuais para que a eficiência da transferência de energia não diminua.

De acordo com as especificações WPC 1.1, a frequência de ressonância deve estar na faixa de 100 a 205 kHz e nas especificações de PMA - de 277 a 357 kHz, com um fator Q de 30 a 50. De acordo com as especificações A4WP, a frequência é fixa e a correspondência de impedâncias do receptor e transmissores deve ser rigorosa. Para sistemas de ressonância magnética, o fator de qualidade pode chegar a 100.

Quanto à eficiência, ainda não foi alcançada uma eficiência de 97% dos carregadores com fio. No entanto, a vantagem dos sistemas de carregamento por ressonância magnética é óbvia: a bobina do transmissor pode ser 12 vezes maior que a bobina do receptor, enquanto vários receptores podem ser colocados e simultaneamente carregar, digamos, três smartphones.