Ładowanie indukcyjne - działanie, zastosowanie. Telefony z ładowaniem indukcyjnym
Ładowanie indukcyjne to metoda bezkontaktowego przekazywania energii elektrycznej poprzez sprzężenie magnetyczne pomiędzy dwiema cewkami. Rozwiązanie to, należące do klasy bliskiego pola elektromagnetycznego, jest powszechnie stosowane w elektronice konsumenckiej ze względu na wygodę i możliwość uszczelnienia obudów. Standaryzacja, przede wszystkim w ramach Wireless Power Consortium (Qi), umożliwiła interoperacyjność urządzeń różnych producentów. Najnowsze implementacje, takie jak Qi2 z profilem magnetycznym, zwiększają sprawność poprzez precyzyjne pozycjonowanie odbiornika względem nadajnika.
Co to jest ładowanie indukcyjne?
W elektronice konsumenckiej dominują standardy rodziny Qi, definiujące m.in. częstotliwość pracy (ok. 110-205 kHz dla profilu indukcyjnego), protokoły komunikacyjne i poziomy mocy. Profil BPP (Baseline Power Profile) umożliwia ładowanie do 5 W, a EPP (Extended Power Profile) do 15 W, przy czym producenci często stosują dodatkowe mechanizmy autoryzacji w celu odblokowania wyższych mocy. Qi2 wprowadza Magnetic Power Profile (MPP), wykorzystujący pierścień magnesów do ustalania położenia cewki, co redukuje straty wynikające z mimośrodu. Od ładowania radiowego dalekiego zasięgu ładowanie indukcyjne odróżnia bardzo mały dystans roboczy oraz wykorzystanie sprzężenia bliskiego pola zamiast propagacji falowej. Sprawność energetyczna zależy od dobroci obwodów rezonansowych, rezystancji AC przewodów (ograniczanej np. przez przewody typu Litz - licowe) i jakości ekranowania ferrytowego. W praktyce konsumenckiej uzyskuje się sprawność rzędu 60-85% przy prawidłowym dopasowaniu i umiarkowanych mocach.
Zasada działania ładowania indukcyjnego
Ładowanie indukcyjne opiera się na sprzężeniu magnetycznym dwóch cewek, gdzie energia przenoszona jest przez pole magnetyczne wzbudzane zmiennym prądem. Skuteczność transferu zależy od wzajemnej indukcyjności, doboru rezonansów oraz sterowania mocą w pętli sprzężenia zwrotnego. Układ obejmuje tor mocy AC, prostowanie i konwersję DC-DC, warstwę komunikacyjną oraz mechanizmy bezpieczeństwa i zgodności elektromagnetycznej.
Sprzężenie magnetyczne cewek
Wzajemna indukcyjność M opisuje, jaka część strumienia z cewki nadawczej łączy się z cewką odbiorczą i rośnie wraz z poprawą dopasowania geometrycznego. Współczynnik sprzężenia k zależy od odległości, przesunięcia bocznego i kąta między osiami cewek oraz od obecności materiałów o dużej przenikalności. W modelu obwodowym widoczna jest impedancja odbiornika odbita do strony nadajnika proporcjonalnie do M i obciążenia. Niedoskonałe sprzężenie powoduje, że część energii zamienia się na straty w rezystancjach AC i stratach magnetycznych zamiast w moc użyteczną.
Zestrojenie rezonansowe obwodów
Dodatkowe pojemności tworzą z cewkami obwody rezonansowe o determinowanej częstotliwości pracy i dobroci Q. Konfiguracje serie-serie, serie-równolegle lub równoległe wpływają na kształtowanie impedancji widzianej przez źródło oraz na zakres przenoszonej mocy. Rezonans zwiększa prąd cewki i gęstość strumienia, co poprawia sprzężenie efektywne, ale zawęża pasmo i wymaga stabilizacji częstotliwości. Kompromis między Q a tolerancjami elementów i przesunięciem cewek determinuje stabilność i sprawność.
Topologie mostka nadajnika
Nadajnik zwykle wykorzystuje półmostek lub mostek pełny klasy D do wzbudzania prądu w cewce nadawczej. Sterowanie częstotliwością i fazą przełączania pozwala osiągnąć ZVS lub ZCS, ograniczając straty przełączania przy setkach kiloherców. Pomiar prądu i napięcia cewki służy do demodulacji sygnału zwrotnego i do estymacji oddawanej mocy. Dodatkowy stopień AC lub DC regulujący amplitudę (np. przetwornica pośrednia buck) umożliwia precyzyjne dawkowanie energii.
Modulacja obciążenia ASK
Odbiornik wprowadza niewielkie zmiany obciążenia po stronie wtórnej, co powoduje modulację amplitudy prądu w cewce nadajnika. Ta modulacja ASK jest wykrywana przez tor pomiarowy nadajnika poprzez analizę obwiedni napięcia lub prądu. Ramki danych są kodowane z kontrolą błędów i ograniczonym pasmem, aby nie zaburzyć stabilności rezonansu. Filtracja oraz detekcja synchroniczna oddzielają składową informacyjną od fali nośnej mocy.
Pętla regulacji mocy Qi
Warstwa protokołu definiuje sekwencje negocjacji, raporty napięcia, prądu i temperatury oraz żądaną moc. Nadajnik reguluje częstotliwość w oknie roboczym i/lub amplitudę wzbudzenia, aby utrzymać zadane warunki przy zachowaniu stabilności. Odbiornik monitoruje napięcie prostownika i stan przetwornicy DC-DC, korygując komendy w odpowiedzi na wahania sprzężenia. Mechanizmy przekroczenia limitu czasu i stany błędów zapobiegają utrzymywaniu transmisji mocy w nieprawidłowych warunkach.
Prostownik synchroniczny po stronie odbiorczej
Zastąpienie diod tranzystorami MOSFET-ami sterowanymi fazowo redukuje spadek napięcia i straty przewodzenia przy dużych prądach. Detekcja przejścia przez zero i odpowiedni czas martwy zapobiegają zwarciom krzyżowym i przewodzeniu w niekorzystnej fazie. Układ bramkowy musi zachować stabilność przy zmiennym poziomie napięcia AC i w obecności modulacji. Przy małych obciążeniach stosuje się wyłączenie synchroniczne, aby ograniczyć przepływ prądu zwrotnego.
Przetwornica CC/CV dla ogniw Li-ion
Najczęściej stosowana jest przetwornica buck sterowana w trybie ciągłym, zapewniająca profil CC/CV zgodny z wymaganiami akumulatorów litowo-jonowych. Pętle regulacji prądu i napięcia są kompensowane tak, aby zachować margines fazy dla zmian impedancji wejściowej prostownika. Funkcje soft-start, OVP i OCP ograniczają prądy rozruchowe oraz skutki zakłóceń w torze bezprzewodowym. Interakcja z pętlą nadajnika jest tłumiona poprzez ograniczenie szybkości zmian żądanej mocy.
Detekcja obcych obiektów FOD
Nadajnik porównuje moc pobieraną z zasilania z mocą deklarowaną przez odbiornik i wynikającymi stratami systemowymi. Nadmierna różnica wskazuje na absorpcję energii przez elementy metalowe w polu, co inicjuje redukcję mocy lub wyłączenie. Kalibracja FOD wykorzystuje charakterystyki cewki i typowe profile strat, aby ograniczyć fałszywe alarmy. Dodatkowe wskaźniki, jak zmiana Q i przesunięcie fazy prądu cewki, zwiększają wiarygodność decyzji.
Straty skórne i efekt zbliżeniowy
Rezystancja AC przewodnika rośnie wraz z częstotliwością na skutek zmniejszania się głębokości naskórkowej. Bliskość przewodów powoduje redystrybucję prądów w przekroju, dodatkowo zwiększając straty. Zwiększona RAC obniża dobroć Q cewek i zmniejsza sprawność przy stałej mocy wyjściowej. Optymalizacja geometrii ścieżek i minimalizacja pól wzajemnych między zwojami ogranicza te mechanizmy strat.
Przewody Litz i geometria uzwojeń
Zastosowanie przewodów licowych o średnicy żył dobranej do głębokości naskórkowej ogranicza straty w paśmie setek kiloherców. Liczba i skręt żył wpływają na efekt zbliżeniowy i równomierne wykorzystanie przekroju. Płaskie spirale drukowane lub nawinięte taśmowo ułatwiają integrację mechaniczno-termiczną, ale wymagają kontroli szerokości ścieżek i odstępów. Projekt obejmuje dobór liczby zwojów i średnicy cewki względem docelowego k i zakresu mocy.
Ekranowanie ferrytowe i ścieżki strumienia
Płytki ferrytowe o wysokiej przenikalności koncentrują strumień pożądany i ograniczają penetrację pola do elementów metalowych urządzenia. Odpowiednia grubość i właściwości stratne ferrytu (tg delta mu) decydują o kompromisie między ekranowaniem a nagrzewaniem. Unikanie nasycenia materiału poprzez kontrolę amplitudy strumienia zapobiega gwałtownemu wzrostowi strat. Układ szczelin i segmentacja ekranów wpływa na rozkład linii pola i kompatybilność z czujnikami magnetycznymi.
Niedopasowanie, przesunięcie i szczelina
Zwiększenie szczeliny powietrznej i przesunięcie boczne redukują współczynnik k, przez co rosną wymagane prądy wzbudzenia. Zmienia się też częstotliwość efektywnego rezonansu, co może pogorszyć warunki ZVS i podnieść straty przełączania. Systemy pozycjonowania mechanicznego i sygnalizacja w warstwie protokołu pomagają utrzymać obszar efektywnego transferu. Adaptacyjna regulacja mocy kompensuje częściowo spadek sprzężenia kosztem sprawności.
Wskaźnik k·Q i sprawność układu
Iloczyn k·Q dla pierwotnego i wtórnego rezonansu wyznacza granice możliwej sprawności przy danej geometrii. Wysokie Q poprawia transfer, ale zawęża tolerancję na odstrojenie i obniża margines stabilności. Optymalny punkt pracy utrzymuje umiarkowane prądy cewki przy zadanej mocy, minimalizując zarówno straty miedzi, jak i w rdzeniu. Projektowanie obejmuje analizę obwodową z modelem sprzężonych obwodów oraz weryfikację pomiarową parametru S i charakterystyk fazowych.
Zagadnienia EMC w paśmie niskich częstotliwości
Prądy niesinusoidalne generują harmoniczne, które mogą zwiększać emisję przewodzoną i promieniowaną w zakresie LF i niższych MF. Filtry wejściowe, kształtowanie przebiegu oraz rozpraszanie widma obniżają piki w widmie emisji. Prawidłowe prowadzenie masy, minimalizacja pętli prądowych i separacja toru mocy od toru pomiarowego zmniejszają podatność. Ocena zgodności wykorzystuje pomiary w komorach ze znormalizowanymi cewkami odbiorczymi i transformatorami pomiarowymi.
Ograniczenia ekspozycji na pola magnetyczne
Projekt musi spełniać limity natężenia pola magnetycznego wg norm zdrowotnych dla użytkowników i przypadkowych ekspozycji. Mapowanie pola w funkcji odległości i przesunięcia pozwala zweryfikować strefy bezpieczne. Sterowanie mocą i czasem transmisji ogranicza ekspozycję w warunkach braku poprawnego sprzężenia. Ekrany ferrytowe i obudowy kompozytowe redukują pole po stronie użytkownika bez pogarszania transferu energii.
Zastosowanie ładowania indukcyjnego
Ładowanie indukcyjne znajduje zastosowanie w produktach konsumenckich, systemach przemysłowych, motoryzacji oraz medycynie, gdzie istotne są hermetyzacja, niezawodność i bezpieczeństwo. Dobór profilu mocy, częstotliwości pracy, geometrii cewek i ekranowania ferrytowego jest determinowany przez środowisko pracy, wymagania normatywne oraz akceptowalną sprawność. Nadzór temperatury i detekcja obcych obiektów warunkują stabilność procesu i zgodność z regulacjami EMC oraz bezpieczeństwa.
Elektronika użytkowa i infrastruktura wbudowana
W smartfonach, smartwatchach i słuchawkach TWS dominują profile WPC Qi/Qi2 z mocą do 15 W, wykorzystujące pasmo około 110-205 kHz i modulację sygnału do negocjacji mocy oraz raportowania stanu. Zastosowanie pierścieni magnetycznych (np. w Qi2) poprawia centrowanie względem cewki nadawczej i zwiększa współczynnik sprzężenia, ograniczając straty reaktywne. Stosy cewek z drutu licowego, przekładkami dielektrycznymi i ekranami ferrytowymi stabilizują pole i ograniczają przenikanie do elementów metalowych obudowy. Układy sterujące implementują FOD na podstawie bilansu mocy i zmian parametrów obwodu rezonansowego, redukując ryzyko nagrzewania przypadkowych metalowych przedmiotów. Zarządzanie termiczne obejmuje pomiar NTC, dynamiczne ograniczanie mocy oraz adaptację częstotliwości, aby utrzymać sprawność i temperaturę poniżej limitów producenta. W meblach i przestrzeni publicznej nadajniki są montowane pod blatem, przy czym grubość materiału nad cewką musi mieścić się w granicach wynikających z profilu mocy i dopuszczalnej szczeliny roboczej. Przekroczenie zalecanej odległości prowadzi do spadku współczynnika sprzężenia k, wzrostu prądu cyrkulującego i nadmiernych strat w miedzi oraz ferrytach. Projekt wymaga mapowania pól i odsunięcia elementów ferromagnetycznych, w tym śrub i stelaży, aby nie obniżać dobroci obwodu rezonansowego. W instalacjach wielostanowiskowych stosuje się algorytmy detekcji obecności urządzenia i priorytetyzacji kanałów, aby uniknąć wzajemnych zakłóceń między cewkami. Zgodność z wymaganiami emisji w paśmie ISM oraz odporności na zakłócenia jest weryfikowana testami zgodnie z wytycznymi WPC i normami EMC, co wpływa na dobór filtrów i ekranów.
Przemysł procesowy i robotyka mobilna
W środowiskach korozyjnych i strefach zagrożonych wybuchem preferuje się bezstykowe zasilanie czujników i elementów wykonawczych, aby wyeliminować styki podatne na zużycie i zapylenie. Zestawy sprzęgające w obudowach hermetycznych (IP67-IP68) wykorzystują topologie kompensacji szeregowej lub LCC do stabilizacji prądu i minimalizacji strat przy zmiennej szczelinie roboczej. Typowe moce dla sensorów mieszczą się w zakresie 1-10 W, a dla modułów wykonawczych i zaworów do kilkudziesięciu lub kilkuset watów, z częstotliwościami od kilkudziesięciu do kilkuset kHz. Zastosowanie ferrytów o niskich stratach i przewodów licowych ogranicza prądy wirowe oraz nagrzewanie, co jest istotne przy pracy ciągłej. W pobliżu elementów stalowych konieczne jest modelowanie pola i korekcja kompensacji, ponieważ obecność metalu obniża dobroć i przesuwa częstotliwość rezonansu. W robotyce mobilnej stacje dokujące do AMR/AGV wykorzystują szerokie cewki nadawcze i prowadzenie wizyjne lub znacznikowe, aby tolerować odchyłki pozycjonowania bez nadmiernego spadku sprawności. Algorytmy FOD muszą rozróżniać drobne opiłki od większych obiektów, stosując progi mocy strat i obserwację zmian impedancji w czasie. Obwody mocy implementują miękki start, kontrolę prądu i monitorowanie temperatury, aby ograniczyć skoki termiczne przy częstym dokowaniu. W aplikacjach certyfikowanych do ATEX/IECEx projektuje się barierę energetyczną i ogranicza temperaturę powierzchni zgodnie z klasą temperaturową urządzenia. Wymiana danych do synchronizacji mocy i telemetrii może być realizowana kanałem sprzężenia indukcyjnego lub niezależnym łączem niskomocowym, co upraszcza diagnostykę i konserwację predykcyjną.
Motoryzacja i ładowanie pojazdów elektrycznych
W kabinie pojazdu ładowarki są integrowane w konsolach z uwzględnieniem ograniczonej przestrzeni, wysokich temperatur otoczenia i kompatybilności elektromagnetycznej z elektroniką pokładową. Moduł sterujący komunikuje się z urządzeniem przenośnym przez łącze in-band, sterując mocą, wykrywając obce obiekty oraz wymuszając obniżenie wartości przy przekroczeniu progów temperatury. Zastosowanie magnesów pozycjonujących i precyzyjnych ekranów ferrytowych ogranicza rozproszenie pola i interferencje z antenami komunikacyjnymi oraz systemami NFC w pojeździe. Interfejsy udostępniają telemetrię temperatur i stan procesu, co pozwala na adaptacyjne ograniczanie mocy przy intensywnym nasłonecznieniu lub ograniczonej wentylacji. Konstrukcja gniazda musi zapewnić odporność na wibracje, kompensowanie tolerancji montażowych oraz stabilne odprowadzanie ciepła do elementów konstrukcyjnych. W zakresie wysokich mocy dla EV stosuje się bezstykowe systemy WPT definiowane m.in. przez SAE J2954, z pasmem około 85 kHz i klasami mocy do około 11 kW w implementacjach stacjonarnych. Zestaw cewek typu DD z ekranowaniem ferrytowym i aluminiowym ogranicza emisję pola, a system pozycjonowania wspiera kierowcę w ustawieniu pojazdu w dopuszczalnym oknie tolerancji. Układ FOD/LOP monitoruje parametry obwodu i pola, aby wykrywać metaliczne obiekty oraz obecność istot żywych w obszarze szczeliny. Sprzężenie energetyczne współpracuje z kanałem komunikacyjnym do negocjacji mocy i zapewnienia bezpieczeństwa, a algorytmy soft-start i kontroli mocy ograniczają prądy udarowe. Koncepcje ładowania dynamicznego wymagają segmentacji cewek w jezdni, precyzyjnej synchronizacji fazowej i ścisłej kontroli emisji, aby utrzymać sprawność przy zmiennej geometrii i prędkości pojazdu.
Jakie telefony mają ładowanie indukcyjne?
Ładowanie indukcyjne w smartfonach jest najczęściej realizowane w standardzie Qi, a nowsze urządzenia zaczynają implementować Qi2 z profilem magnetycznym ułatwiającym pozycjonowanie. Wsparcie występuje głównie w modelach flagowych i wybranych wyższych klasach, przy czym maksymalna moc zależy od standardu, certyfikacji akcesoriów oraz algorytmów termicznych telefonu. Poniżej zestawiono serie urządzeń, w których ładowanie bezprzewodowe jest implementowane wraz z typowymi parametrami i ograniczeniami.
Apple iPhone 8-11 (Qi 7,5 W)
Modele od iPhone 8 do iPhone 11 obsługują Qi z limitem mocy praktycznie do 7,5 W na kompatybilnych ładowarkach. Sprzęt negocjuje profil mocy na poziomie BPP/EPP, lecz oprogramowanie iPhone’ów ogranicza wydajność w celu kontroli temperatury i żywotności akumulatora. Obudowa szklana poprawia sprzężenie z cewką nadawczą, ale precyzja pozycjonowania ma wpływ na straty i stabilność. Na niecertyfikowanych podkładkach urządzenia często przełączają się na niższe profile mocy.
Apple iPhone 12-14 z MagSafe
Seria iPhone 12-14 wprowadza pierścień magnesów (MagSafe), który mechanicznie centruje cewkę i redukuje straty wynikające z przesunięcia. Z oryginalnymi i certyfikowanymi ładowarkami MagSafe telefony osiągają do 15 W, przy zachowaniu 7,5 W na klasycznych podkładkach Qi. Autoryzacja akcesoriów przez NFC/MFi steruje dostępem do wyższych profili mocy. Zarządzanie temperaturą może obniżać moc przy wysokim obciążeniu lub w etui o niskiej przewodności cieplnej.
Apple iPhone 15 i Qi2 MPP
iPhone 15 implementuje Qi2 wykorzystujący Magnetic Power Profile, co pozwala uzyskać do 15 W z certyfikowanymi ładowarkami Qi2 bez konieczności stosowania MagSafe. Wstecznie urządzenie współpracuje z Qi, zwykle z limitem ok. 7,5 W na akcesoriach bez MPP. Magnesy utrzymują optymalne położenie względem cewki, co poprawia sprawność i ogranicza nagrzewanie. Kontrola mocy jest dynamiczna i reaguje na temperaturę ogniwa oraz detekcję obcych obiektów metalowych.
Samsung Galaxy S6-S9 (Qi/PMA)
W generacjach S6-S9 Samsung obsługiwał zarówno Qi, jak i PMA, co zwiększało kompatybilność z różnymi nadajnikami. Typowe moce mieściły się w zakresie 5-9 W w zależności od ładowarki i profilu. Implementacja obejmowała detekcję ciał obcych (FOD) i modulację częstotliwości do optymalizacji sprzężenia. Od kolejnych generacji producent standaryzował się na Qi z rozszerzonymi profilami mocy.
Samsung Galaxy S10-S24 (Fast Wireless i PowerShare)
Seria S10 i nowsze wspiera Qi EPP z trybami Fast Wireless Charging do ok. 15 W na zgodnych padach. Funkcja Wireless PowerShare umożliwia ładowanie zwrotne akcesoriów i telefonów z mocą zwykle 4,5-10 W w zależności od modelu. Kontrola mocy uwzględnia temperaturę obudowy i stan ogniwa, a przy przegrzewaniu następuje stopniowe ograniczanie. Wyższe moce wymagają podkładek z odpowiednią komunikacją i profilem EPP.
Samsung Galaxy Note 5-Note 20 Ultra
Modele Note od Note 5 do Note 20 Ultra mają zintegrowane Qi z obsługą szybkich profili do ok. 15 W. Układ cewek i ekranowania jest zaprojektowany tak, by nie zakłócać pracy rysika i digitizera. Nowsze generacje wspierają ładowanie zwrotne do zasilania słuchawek i zegarków. Stabilność mocy zależy od pozycjonowania i odprowadzania ciepła przez tylny panel.
Samsung Galaxy Z Fold i Z Flip
Seria Z Fold/Flip oferuje ładowanie Qi, typowo w zakresie 11-15 W, zależnie od generacji i kompatybilności akcesoriów. Geometria obudowy składanego urządzenia ogranicza przestrzeń na cewkę, co wpływa na dobór częstotliwości i algorytmów FOD. Dostępne jest ładowanie zwrotne o ograniczonej mocy do akcesoriów. Długotrwałe ładowanie przy wyższej mocy może być redukowane z powodu lokalnego nagrzewania w okolicach zawiasu i modułów antenowych.
Google Pixel 3-5 (Qi z ograniczeniami)
Pixel 3 zadebiutował z Qi, jednak wyższe moce uzyskiwano głównie na Pixel Stand dzięki identyfikacji akcesorium. Na typowych ładowarkach urządzenia często pracowały z niższymi profilami, ograniczając się do poziomów rzędu 5-10 W. Pixel 4 i 5 rozszerzyły kompatybilność, ale mechanizmy rozpoznawania ładowarek nadal wpływały na dostępny budżet mocy. Zarządzanie temperaturą agresywnie obniżało moc przy wzroście oporu cieplnego etui.
Google Pixel 6-8 oraz Pixel Stand 2
Pixel 6-8 obsługują wyższe moce z Pixel Stand 2, sięgające ok. 21-23 W na wybranych modelach dzięki rozszerzonym profilom i sygnalizacji. Na standardowych podkładkach Qi EPP typowa moc mieści się w przedziale 12-15 W, z automatycznym ograniczaniem przy wzroście temperatury. System sterowania ładowaniem integruje dane z czujników termicznych i kontroli obcych obiektów. Pozycjonowanie cewki względem anten wymaga zachowania strefy bezpiecznej, co może wpływać na obszar efektywnego ładowania.
Xiaomi Mi/12/13/14 i modele Ultra
Wybrane flagowe modele Xiaomi oferują ładowanie Qi z rozszerzeniami producenta, osiągając 30-50 W na dedykowanych podstawkach. W trybie kompatybilności z uniwersalnymi ładowarkami aktywowany jest profil EPP do 15 W. Wsparcie ładowania zwrotnego często sięga 10 W dla akcesoriów. Dostępność i moce mogą się różnić między rynkami, dlatego specyfikację należy weryfikować dla konkretnego wariantu.
Huawei Mate i P (Mate 20 Pro-P60 Pro)
Huawei wprowadził Qi w Mate 20 Pro, a kolejne generacje Mate i P rozwinęły moce do 27-50 W na zgodnych stacjach. Funkcja ładowania zwrotnego zwykle działa z mocą do 5 W dla małych urządzeń. W trybie uniwersalnym EPP zapewnia do 15 W, z kontrolą temperatury i FOD. Warianty regionalne różnią się dostępnością cewek oraz kompatybilnością z szybkim ładowaniem bezprzewodowym.
OnePlus 8 Pro-12 (wybrane wersje)
OnePlus 8 Pro wprowadził bezprzewodowe ładowanie 30 W, a nowsze modele Pro oferują do 50 W na firmowych ładowarkach. Nie wszystkie generacje i regiony mają wbudowaną cewkę; część modeli bazowych rezygnuje z tej funkcji. Kompatybilność z Qi EPP zapewnia do 15 W na uniwersalnych akcesoriach. Wybrane wersje obsługują ładowanie zwrotne z ograniczoną mocą dla akcesoriów.
Oppo Find X3-X6 Pro (AirVOOC)
Flagowe Oppo z serii Find X wspierają Qi oraz szybkie profile AirVOOC, osiągając 30-50 W na dedykowanych podstawkach. Bez zgodnego akcesorium urządzenia przechodzą do profilu EPP do 15 W. Systemy detekcji i sterowania utrzymują temperaturę w ryzach, redukując moc w sytuacjach wysokiej impedancji cieplnej. Jakość pozycjonowania wpływa na sprawność, dlatego użycie stojaków z wielocewkową matrycą przynosi lepsze rezultaty.
Sony Xperia XZ3, 1/5 II-V
Wybrane modele Sony, w tym XZ3 oraz serie 1 i 5 od generacji II, oferują Qi z mocami zwykle 11-15 W. Cewka bywa umieszczona wyżej, co wymaga odpowiedniego pozycjonowania na mniejszych podkładkach. Obudowy o smukłym profilu sprzyjają lepszemu sprzężeniu, ale system throttlingu ogranicza moc przy dłuższym ładowaniu. Kompatybilność z EPP zapewnia stabilność na certyfikowanych ładowarkach.
LG G6-G8, V30-V60
LG szeroko implementowało Qi w seriach G i V, przy czym dostępność zależała od rynku (np. G6 z Qi w wersjach amerykańskich). Typowe moce sięgały 9-15 W na zgodnych akcesoriach. W modelach z akcesorium Dual Screen straty mogły rosnąć przez dodatkową szczelinę i osłony. Układ cewek i ekranowania minimalizował interferencje z modułami audio i NFC.
Nothing Phone (1) i (2)
Nothing Phone (1) i (2) oferują Qi do 15 W oraz ładowanie zwrotne dla akcesoriów ok. 5 W. Przezroczysty panel i elementy świetlne nie zmieniają parametrów sprzężenia, ponieważ cewka jest ekranowana. Brak profilu magnetycznego zgodnego z MPP oznacza większą wrażliwość na przesunięcie na podkładce. Wydajność zależy od jakości podkładki i temperatury korpusu.
Motorola Edge 30 Ultra i Edge+
Wybrane flagowe Motorole, takie jak Edge 30 Ultra i serie Edge+, obsługują Qi z mocami 15-50 W na dedykowanych ładowarkach. W trybie EPP na uniwersalnych akcesoriach uzyskiwane jest do 15 W. Część modeli wspiera ładowanie zwrotne dla akcesoriów. Implementacja zawiera FOD oraz ograniczanie mocy przy przekroczeniu progów termicznych.
Bibliografia
- Przegląd Elektrotechniczny (PL): Artykuły przeglądowe nt. bezprzewodowego przesyłu energii i ładowania indukcyjnego, https://www.pe.org.pl
- Apple (PL): Informacje o ładowaniu iPhone’a bezprzewodowo i z użyciem MagSafe - strony wsparcia technicznego, https://support.apple.com/pl-pl
- Samsung (PL): Opisy technologii Fast Wireless Charging oraz Wireless PowerShare - strony wsparcia, https://www.samsung.com/pl/support/
- Google (PL): Informacje o ładowaniu bezprzewodowym w telefonach Pixel i podstawce Pixel Stand, https://support.google.com/pixelphone/
- Serwis rządowy o polach elektromagnetycznych (PL): PEM - informacje, normy i bezpieczeństwo, https://www.pem.gov.pl
- PN-EN 62311:2020-05 (PL): Ocena urządzeń elektrycznych i elektronicznych w odniesieniu do ograniczeń dotyczących narażenia ludzi na pola elektromagnetyczne - Polski Komitet Normalizacyjny
Ładowanie indukcyjne, oparte na sprzężeniu magnetycznym bliskiego pola, stało się dojrzałą technologią dzięki standaryzacji i udoskonaleniom układów mocy. Poprawa pozycjonowania (Qi2/MPP), efektywniejsze cewki oraz rozbudowane algorytmy sterowania zwiększyły sprawność i bezpieczeństwo całego procesu. Równolegle rozszerza się zakres zastosowań - od elektroniki osobistej po systemy przemysłowe i motoryzację - przy zachowaniu wymogów EMC i bezpieczeństwa ekspozycji. Dalszy rozwój będzie skupiał się na lepszym zarządzaniu termicznym, kompatybilności z wyższymi mocami i integracji mechanizmów autoryzacji bez utraty interoperacyjności.
Komentarze