Poznajmy technologię: Jak działa szybkie ładowanie i ładowanie bezprzewodowe?

Jak działa szybkie ładowanie i ładowanie bezprzewodowe?

Każdy właściciel współczesnego smartfona musi pamiętać o regularnym ładowaniu urządzenia.Na szczęście producenci mobilnego sprzętu robią wiele, aby ten obowiązek był możliwie mało uciążliwy dla użytkowników. Pojawiają się nowe technologie, takie jak ładowanie bezprzewodowe, które eliminuje konieczność noszenia przy sobie kabla i ładowarki. Z kolei technologia szybkiego ładowania skróciła czas napełniania akumulatora z 2-3 godzin do około 60 minut.

Już od 150 lat

Zjawisko fizyczne wykorzystywane w technologii ładowania bezprzewodowego nosi nazwę indukcji elektromagnetycznej (stąd spotykany czasem termin „ładowanie indukcyjne”). Odkrył ją ponad 150 lat temu Michael Faraday. Aby bezprzewodowo naładować  smartfon potrzebna jest specjalna ładowarka i kompatybilny z nią telefon. Oba urządzenia zawierają cewkę (zwój drutu). Cewka ładowarki wytwarza pole elektromagnetyczne, które wpływa na cewkę w smartfonie, generując prąd elektryczny, który jest używany do naładowania baterii. Technologia dostępna jest od kilku lat, ale dopiero obecnie upowszechnia się na rynku smartfonów. Należy jednak pamiętać, że ładowanie indukcyjne  posiada  kilka ograniczeń technicznych. Zasięg wykorzystywanego  pola elektromagnetycznego jest niewielki.  W praktyce ładowarka i ładowane urządzenie  muszą stykać się  obudowami. Konieczne  jest stosowanie ładowarek w postaci mat, na których należy położyć telefon w ściśle określonym miejscu. Powstają również maty ładujące z ruchomymi cewkami, co pozwala na większą swobodę w położeniu urządzenia. Specjalny czujnik monitoruje stan naładowania akumulatora i wyłącza pole elektromagnetyczne po napełnieniu ogniwa. Droższe i większe maty pozwalają na równoczesne ładowanie dwóch lub większej liczby urządzeń.

Rozwiązania na przyszłość

Kwestię małego zasięgu pola wyeliminowano np. w technologii  ładowania falami radiowymi, której używa się od dłuższego czasu do ładownia urządzeń o małym zapotrzebowaniu na  energię, takich jak rozruszników serca czy modułów RFID. Zasięg tej technologii to aż 10 metrów. Bardzo zaawansowane są prace nad technologią wykorzystującą zjawisko rezonansu, w którym cewki wprawiane są w lekkie drgania. Zasięg ładowania dochodzi do metra, a sprawność procesu do 95%.

Inny pomysł bazuje na wykorzystaniu fal akustycznych (dokładnie ultradźwięków). Technologia uBeam nie znalazła jeszcze zastosowań praktycznych, ale wielu ekspertów wiąże z nią spore nadzieje. uBeam ma pozwolić na jednoczesne ładowanie wielu urządzeń w pomieszczeniu pod warunkiem, że między nadajnikiem, a ładowanym urządzeniem nie znajdują się żadne przeszkody, ograniczające propagację fali akustycznej. W pomyśle ukraińskiego start-upu XE wykorzystano półprzewodnik w postaci kryształu i miniaturową antenę odbierającą fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości.

Do połowy w 5 minut

Ładowarki TurboCharger znacznie usprawniły proces ładowania baterii. Korzyścią jest skrócenie czasu napełniania akumulatora nie tylko do pełna. W technologii Turbo Power po zaledwie 15 minutach ładowania telefon może działać nawet przez kolejne 13 godzin. Najnowsza (trzecia) odsłona rozwiązania Quick Charge od Qualcomm ładuje baterię 4 razy szybciej niż standardowa ładowarka. W obu przypadkach wysoką wydajność uzyskano dzięki podniesieniu napięcia i natężenia prądu generowanego przez ładowarkę i inteligentnego manipulowaniu tymi wartościami w trakcie ładowania. Np. ładowarka Turbo Charger 15 działa w trzech trybach: standardowym – napięcie 5 V, natężenie 1.67 A (moc 8 W) i dwóch trybach o zwiększonej wydajności  –  9 V, 1.67 A (moc 15 W) oraz 12 V,  1.2 A (moc 15 W). Pozwala to utrzymać wysoką sprawność procesu i niską temperaturę pracy. Szybkie ładowanie wymaga kompatybilnego urządzenia i ładowarki.

Poszczególne standardy można łączyć, np. ładowarka Turbo Charger może naładować urządzenie korzystające z technologii Quick Charge 2.0. Technologia szybkiego ładowania jest intensywnie rozwijana przez producentów. Najnowsze doniesienia mówią o kolejnym zwiększeniu wydajności. Akumulator o pojemności 3000 mAh udało się naładować do połowy w zaledwie 5 minut!

Szybkie ładowanie dostępne jest w większości topowych smartfonów, np. Moto X Style czy Moto X Force.