Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ци
Логотип Qi, который состоит из круглой строчной буквы «q» в форме буквы «q» с полукругом справа, параллельным его основанию, и круга наверху.
Логотип Qi, состоящий из строчной буквы «q» с полукругом - типа «i» с кружком наверху, которые в совокупности напоминают заглавную «Q».
СтатусАктивный
Год начался2008 ; 13 лет назад ( 2008 )
Впервые опубликовано2008 ; 13 лет назад ( 2008 )
Последняя версия1.2.4
28 января 2018 г.
ОрганизацияКонсорциум Wireless Power Consortium
КомитетКонсорциум Wireless Power Consortium
Связанные стандартыСтандарт беспроводной кухни Стандарт
средней мощности
ДоменИндуктивная зарядка
ЛицензияОткрытый стандарт
авторское правоЛоготип и товарный знак
Веб-сайтwirelesspowerconsortium .com

Qi (произносится как / tʃ iː / CHEE ; [1] от китайского слова qi ; традиционный китайский : 氣) - это стандарт открытого интерфейса, который определяет беспроводную передачу энергии с использованием индуктивной зарядки на расстояние до 4 см (1,6 дюйма), разработанный Wireless Consortium питания . [2] В системе используется зарядная площадка и совместимое устройство, которое размещается на верхней части площадки и заряжается через резонансную индуктивную связь . [3]

Производители мобильных устройств, которые работают со стандартом, включают Apple , Asus , Google , HTC , Huawei , LG Electronics , Motorola Mobility , Nokia , NuCurrent , Samsung , BlackBerry , Xiaomi и Sony . [4]

Впервые выпущенный в 2008 году, стандарт Qi к 2020 году был включен в более чем 200 смартфонов, планшетов и других устройств. [5]

История версий [ править ]

Версии Qi [6]
Номер версииВыпущенныйМаксимальная мощностьНоты
1.02010 г.5 ВтПередатчик энергии может быть одиночной катушкой, решеткой катушек или подвижной катушкой.
1.12012 г.5 Вт12 различных спецификаций передатчика, обнаружение посторонних предметов для предотвращения нагрева металлических предметов рядом с передатчиком, добавлено питание передатчика через USB
1.22015 г.Базовый профиль мощности (BPP): 5 Вт

Расширенный профиль мощности (EPP): 15 Вт

Увеличена максимальная мощность передатчика до 15 Вт, улучшены тепловые испытания передатчиков, улучшены временные характеристики, улучшена чувствительность обнаружения посторонних предметов, дополнительный идентификатор приемника (WP-ID).

Обозначенная Samsung как «Быстрая беспроводная зарядка» (первоначально 10 Вт, представленная в Galaxy Note 5 и S6 edge plus , август 2015 г.), требует подключения зарядной пластины к USB-зарядному устройству мощностью 15 Вт с поддержкой Qualcomm Quick Charge 2.0 (9 В, 1,67 Поддержка ампер).

1.2.32017 г.Класс мощности EPP 0: 5 Вт - 30 ВтДобавлен класс мощности 0, который позволяет потребителю получать до 30 Вт от зарядного устройства. [7]
1.2.42017 г.Изменения в требованиях к тестированию. Расширенное тестирование профиля мощности более доступно.

Характеристики и характеристики [ править ]

WPC опубликовал спецификацию Qi с низким энергопотреблением в августе 2009 года. [8] Спецификацию Qi можно бесплатно загрузить после регистрации. [9] В соответствии со спецификацией Qi, индуктивные передачи «малой мощности» обеспечивают мощность менее 5 Вт за счет индуктивной связи между двумя плоскими катушками . Эти катушки обычно находятся на расстоянии 5 мм друг от друга, но могут находиться на расстоянии до 40 мм и, возможно, дальше. [2] Спецификация низкого энергопотребления Qi была переименована в Базовый профиль мощности Qi (BPP).

Регулировка выходного напряжения обеспечивается цифровым контуром управления, в котором приемник энергии связывается с передатчиком энергии и запрашивает большую или меньшую мощность. Связь между приемником энергии и передатчиком является однонаправленной посредством модуляции обратного рассеяния. При модуляции обратного рассеяния катушка приемника энергии загружается, изменяя потребляемый ток в передатчике энергии. Эти текущие изменения отслеживаются и демодулируются в информацию, необходимую для совместной работы двух устройств. [3]

Нижняя сторона зарядной панели LG WCP-300 Qi
Открыто зарядное устройство Nokia DT-900 Qi

В 2011 году консорциум Wireless Power Consortium начал расширять спецификацию Qi до средней мощности. [10] По состоянию на 2019 год стандарт средней мощности в настоящее время обеспечивает мощность от 30 до 65 Вт, ожидается, что в конечном итоге он будет поддерживать до 200 Вт (обычно используется для портативных электроинструментов, роботов-пылесосов, дронов и электронных велосипедов). [11]

В 2015 году WPC также продемонстрировал спецификацию высокой мощности «Ki», которая будет обеспечивать мощность до 1 кВт, что позволяет включать кухонные приборы среди других мощных инженерных сетей. [9]

Расширенный профиль мощности (EPP) [ править ]

В 2015 году WPC представила спецификацию Qi Extended Power Profile (EPP), которая поддерживает до 15 Вт. EPP также обычно используется для зарядки мобильных устройств, таких как BPP.

Телефонные компании, поддерживающие Extended Power Profile (EPP), включают: LG Electronics , Sony , Xiaomi и Sharp Corporation . [12] [13] [14] [15]

Запатентованное расширение подачи питания (PPDE) [ править ]

WPC представила собственное расширение подачи питания (PPDE), чтобы позволить OEM-производителям телефонов обеспечивать мощность, превышающую 5 Вт в базовом профиле питания или 15 Вт в расширенном профиле питания. В настоящее время только Samsung опубликовал свой тест на соответствие. [16] Другие телефонные компании, использующие собственные стандарты для быстрой беспроводной зарядки, включают Apple , Huawei и Google .

Принятие [ править ]

Nokia впервые применила Qi в своей Lumia 920 , а Samsung Mobile - в Galaxy S3 (поддерживается через модифицируемый официальный аксессуар для задней крышки Samsung) в 2012 году [17], а позже в том же году последовали Google / LG Nexus 4 . Toyota начала предлагать подставку для зарядки Qi в качестве заводской опции для своего Avalon Limited 2013 года [18], при этом Ssangyong стал вторым производителем автомобилей, который также в 2013 году предложил опцию Qi [19].

В 2015 году опрос показал, что 76% опрошенных в США, Великобритании и Китае знали о беспроводной зарядке (рост по сравнению с 36% в предыдущем году), а 20% использовали ее, но только 16%. те, кто его использовал, использовали его ежедневно. [20] Розничный продавец мебели IKEA представил лампы и столики со встроенными беспроводными зарядными устройствами для продажи в 2015 году [21], а Lexus NX получил дополнительную зарядную площадку Qi в центральной консоли. [22] В том году было продано около 120 миллионов телефонов с беспроводной зарядкой, [20] в первую очередь Samsung Galaxy S6 , который поддерживал стандарты Qi и конкурирующие стандарты Power Matters Alliance .[23] Однако существование нескольких конкурирующих стандартов беспроводной зарядки все еще рассматривалось как препятствие для принятия. [23]

К началу 2017 года Qi вытеснила другие конкурирующие стандарты, не выпустив новых продуктов с участием Rezence. [24] 12 сентября 2017 года Apple Inc. объявила, что их новые смартфоны iPhone 8 , iPhone 8 Plus и iPhone X будут поддерживать стандарт Qi. С тех пор каждая новая версия iPhone поддерживает стандарт беспроводной зарядки Qi. [25] Apple также объявила о планах расширить стандарт новым протоколом под названием AirPower, который добавит возможность заряжать несколько устройств одновременно; однако это было отменено 29 марта 2019 г. [26]

По мере того, как стандарт Qi набирает популярность, ожидается, что горячие точки Qi начнут возникать в таких местах, как кафе, аэропорты, спортивные арены и т. Д. [27] Coffee Bean and Tea Leaf , крупная сеть кофеен в США, установит индукционные зарядные станции в отдельных крупных мегаполисах [28], а также в Virgin Atlantic , для лондонского аэропорта Хитроу [29] Соединенного Королевства и международного аэропорта им . Джона Ф. Кеннеди в Нью-Йорке . [30] С 2013 года производители автомобилей добавляют зарядку QI в качестве стандартной или дополнительной функции.

Обзор системы [ править ]

Устройства, работающие по стандарту Qi, полагаются на электромагнитную индукцию между плоскими катушками . Система Qi состоит из двух типов устройств - базовой станции, которая подключена к источнику питания и обеспечивает индуктивную мощность, и мобильных устройств, потребляющих индуктивную мощность. Базовая станция содержит передатчик энергии, который содержит передающую катушку, которая генерирует колеблющееся магнитное поле ; Мобильное устройство содержит приемник энергии с приемной катушкой. Магнитное поле индуцирует переменный ток в приемной катушке по закону индукции Фарадея . Близкое расположение двух катушек, а также экранирование их поверхностей обеспечивают эффективную индуктивную передачу энергии.

Базовые станции обычно имеют плоскую поверхность, называемую поверхностью интерфейса, на которой пользователь может разместить одно или несколько мобильных устройств. Существует два метода юстировки передающей катушки (часть базовой станции) и приемной катушки (часть мобильного устройства) для передачи энергии. В первой концепции, называемой управляемым позиционированием, пользователь должен поместить мобильное устройство в определенное место на поверхности базовой станции. Для этой цели мобильное устройство предоставляет вспомогательные средства для выравнивания, соответствующие его размеру, форме и функциям. Вторая концепция, называемая свободным позиционированием, не требует, чтобы пользователь располагал мобильное устройство прямо напротив передающей катушки. Есть несколько способов добиться свободного позиционирования.В одном примере пучок передающих катушек используется для создания магнитного поля только в месте расположения приемной катушки. В другом примере используются механические средства для перемещения одиночной передающей катушки под приемной катушкой. Третий вариант - использовать технику, называемую «Множественные кооперативные генераторы потока».[31]

Рис. 1-1

Рисунок 1-1 иллюстрирует базовую конфигурацию системы. Как показано, передатчик энергии включает в себя два основных функциональных блока - блок преобразования энергии и блок связи и управления. На схеме показана передающая катушка (матрица), генерирующая магнитное поле как часть блока преобразования энергии. Блок управления и связи регулирует передаваемую мощность до уровня, требуемого приемником энергии. Схема также демонстрирует, что базовая станция может содержать множество передатчиков, что позволяет размещать несколько мобильных устройств на одной базовой станции и производить индуктивную зарядку до тех пор, пока каждая из ее батарей не будет полностью заряжена. Наконец, системный блок на схеме включает в себя все другие функции базовой станции, такие как обеспечение входной мощности, управление несколькими передатчиками мощности и интерфейс пользователя.

Приемник энергии состоит из блока приема энергии, а также блока связи и управления. Подобно блоку преобразования мощности передатчика, на рис. 1-1 показана приемная катушка, улавливающая магнитное поле блока приема энергии. Блок приема мощности обычно содержит только одну приемную катушку. Более того, мобильное устройство обычно содержит единственный приемник энергии. Блок связи и управления регулирует передаваемую мощность до уровня, подходящего для подсистем (например, батареи), подключенных к выходу приемника энергии. Эти подсистемы представляют собой основные функции Мобильного устройства.

Пример оборудования передатчика энергии [ править ]

В качестве примера из спецификации Qi версии 1.2.2 2017 года (ссылка на которую приведена выше) эталонный передатчик Qi A2 имеет катушку из 20 витков (в два слоя) в плоской катушке, намотанной на форму с диаметром 19 мм. внутренний диаметр и внешний диаметр 40 мм, с экраном под катушкой из мягкого железа, диаметр которого не менее 4 мм больше, что дает индуктивность 24 ± 1 микрогенри. Эта катушка помещена в последовательный резонансный контур с конденсатором 200 нФ, чтобы создать резонансный контур с естественным резонансом на частоте ~ 140 кГц при подключении к катушке приемника.

Затем этот последовательный резонансный контур приводится в действие переключающим устройством с Н-мостом от источника постоянного тока; на полной мощности напряжение в конденсаторе может достигать 50 вольт. Регулировка мощности автоматическая; Спецификация Qi требует, чтобы фактическое приложенное напряжение можно было регулировать с шагом не менее 50 милливольт.

Вместо того, чтобы понижать зарядное напряжение в устройстве, зарядные устройства Qi, соответствующие эталону A2, используют ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-производный) для модуляции подаваемой мощности в соответствии с напряжением первичной ячейки.

Другие передатчики заряда Qi начинают свои соединения на частоте 140 кГц, но могут изменять частоты, чтобы найти частоту с лучшим совпадением, поскольку взаимная индуктивность между катушками передатчика и приемника будет варьироваться в зависимости от расстояния зазора между катушками передатчика и приемника, и, следовательно, естественного резонансная частота будет меняться. Различные эталонные конструкции Qi имеют разное расположение катушек, включая системы с овальными катушками и несколькими катушками, а также более сложные резонансные сети с несколькими индукторами и конденсаторами. Эти конструкции позволяют работать с быстрой перестройкой частоты на частотах от 105 до 205 кГц и с максимальным напряжением резонансного контура до 200 вольт.

Пример оборудования приемника энергии [ править ]

Эталонная конструкция аппаратного обеспечения приемника мощности Qi 1, также начиная с версии 1.2.2 спецификации Qi, начинается с прямоугольной катушки с проводом размером 44 мм x 30 мм, с 14 витками провода и с магнитным экраном над катушкой. Эта катушка включена в параллельный резонансный контур с парой конденсаторов (127 нанофарад последовательно и 1,6 нанофарад параллельно). Выходная мощность снимается через конденсатор емкостью 1,6 нанофарад.

Чтобы обеспечить цифровой канал связи обратно к передатчику энергии, резонансный модулятор, состоящий из пары конденсаторов на 22 нанофарад и резистора 10 кОм в Т-конфигурации, может быть переключен через конденсатор на 1,6 нанофарад. Переключение Т-цепи через конденсатор 1,6 нанофарад вызывает значительное изменение резонансной частоты связанной системы, которое обнаруживается передатчиком энергии как изменение передаваемой мощности.

Выход питания на портативное устройство осуществляется через двухполупериодный мост, подключенный к конденсатору 1,6 нанофарад; мощность обычно фильтруется конденсатором емкостью 20 мкФ перед подачей на контроллер заряда.

В других приемниках мощности Qi используются альтернативные модуляторы резонанса, включая переключение резистора или пары резисторов через конденсатор резонатора приемника, как до, так и после мостового выпрямителя.

См. Также [ править ]

  • Беспроводная передача энергии
  • Индуктивная связь
  • Резонансная индуктивная связь
  • Связь ближнего поля
  • Rezence , конкурирующий стандарт беспроводной мощности, продвигаемый The Alliance for Wireless Power и Power Matters Alliance.
  • WiPower , ранее конкурирующий стандарт беспроводной мощности, продвигаемый The Alliance For Wireless Power, который объединился с PMA, чтобы сформировать Rezence
  • PMA , ранее конкурирующий стандарт беспроводного питания, продвигаемый Power Matters Alliance, который объединился с WiPower и сформировал Rezence.
  • Open Dots , ранее конкурирующий стандарт беспроводной мощности, продвигаемый Open Dots Alliance.
  • MagSafe , запатентованная технология беспроводной передачи энергии с магнитным креплением от Apple Inc.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Консорциум беспроводной энергии" . Проверено 22 ноября 2015 года .
  2. ^ a b «Беспроводное электроснабжение eCoupled через гранит» . YouTube . Google .
  3. ^ a b «Введение в стандарт Wireless Power Consortium и решения, совместимые с TI» (PDF) . Ti. Архивировано 29 мая 2015 года. CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  4. ^ "Члены" . Консорциум Wireless Power.
  5. ^ «Телефоны с поддержкой Qi / Устройства, совместимые с Qi» . Беспроводная зарядка Qi . Проверено 27 сентября 2017 года .
  6. ^ «История спецификации Qi» . Консорциум Wireless Power . Проверено 5 сентября 2019 .
  7. ^ «Характеристики Ци» . Консорциум Wireless Power . Архивировано 20 апреля 2020 года . Проверено 20 апреля 2020 .
  8. ^ «Консорциум Wireless Power выпускает спецификацию 0.95» . Новости электронной компоненты . 2009-09-11 . Проверено 27 сентября 2017 .
  9. ^ a b «Загрузить спецификацию мощности беспроводной сети, часть 1» . Консорциум Wireless Power . Архивировано из оригинала на 3 апреля 2016 года . Проверено 2 февраля 2018 года .
  10. ^ "Расширение средней мощности" . Архивировано из оригинального 11 -го марта 2012 года.
  11. ^ "Средний стандарт мощности" . Консорциум Wireless Power . Проверено 2 сентября 2019 .
  12. ^ "LG И IDT ПАРТНЕРЫ ПО ПЕРВОМУ В МИРЕ СМАРТФОНУ С РАСШИРЕННЫМ ПРОФИЛЕМ МОЩНОСТИ Qi" . LG Newsroom . 2017-11-07 . Проверено 3 сентября 2019 .
  13. ^ Inc, Интегрированная технология устройств. «Sony Mobile выбирает набор микросхем беспроводной зарядки IDT для смартфонов XZ2 и док-станции для беспроводной зарядки» . www.prnewswire.com . Проверено 3 сентября 2019 .
  14. ^ Флойд. «Интервью с председателем WPC Менно Трефферсом: будущее за беспроводной связью - Chargerlab» . Проверено 3 сентября 2019 .
  15. ^ "AQUOS R3 の ユ ー ザ ビ リ テ ィ AQUOS ： シ ャ ー プ" .シ ャ ー プ ス マ ー ト フ ォ 携 帯 電話 AQUOS 公式 サ イ ト(на японском) . Проверено 3 сентября 2019 .
  16. ^ «Безопасность проприетарных расширений» . Консорциум Wireless Power . Проверено 3 сентября 2019 .
  17. ^ Проводная беспроводная зарядка Qi: что это такое и как работает с Nokia Lumia 920? , 5 сентября 2012 г.
  18. ↑ The Verge, Toyota Avalon Limited 2013 года становится первым в мире автомобилем, использующим беспроводную зарядку Qi , 19 декабря 2012 г.
  19. ^ Torque News, Система беспроводной зарядки Qi, принятая вторым автопроизводителем для использования в автомобилях , 25 февраля 2013 г.
  20. ^ a b IHS Markit, осведомленность потребителей о беспроводной зарядке в 2015 г. удвоилась до 76%, сообщает IHS , 24 июня 2015 г.
  21. ^ Брайан, Мэтт. «ИКЕА начнет продавать лампы и столы для беспроводной зарядки» . Engadget . Проверено 1 марта 2015 года .
  22. ^ «Беспроводное зарядное устройство - удобство без ограничений» . www.lexus.com . Архивировано из оригинала на 2015-02-09 . Проверено 7 августа 2017 .
  23. ^ a b Проводная беспроводная зарядка по-прежнему беспорядок, но не навсегда , 12 ноября 2015 г.
  24. ^ E&T, стандарт беспроводной зарядки Qi выходит победителем; принятие быстро увеличивается , 17 февраля 2017 г.
  25. ^ «Все, что вам нужно знать о беспроводной зарядке Qi» . Tenpire. 8 июня 2019 . Проверено 20 августа 2019 года .
  26. ^ https://techcrunch.com/2019/03/29/apple-cancels-airpower-product-citing-inability-to-meet-its-high-standards-for-hardware/
  27. ^ «Глобальный стандарт Qi поддерживает беспроводную зарядку» .
  28. ^ «Nokia и The Coffee Bean & Tea Leaf формируют партнерство, чтобы ввести беспроводную зарядку в кафе по всей территории Соединенных Штатов» . Nokia. 5 сентября 2012 года архивации с оригинала на 20 сентября 2012 года . Проверено 21 сентября 2012 года .
  29. ^ «Nokia и Virgin Atlantic объединились, чтобы ввести беспроводную зарядку в залы ожидания Virgin Atlantic Clubhouse» . Nokia. 5 сентября 2012 года архивации с оригинала на 20 сентября 2012 года . Проверено 21 сентября 2012 года .
  30. ^ "Nokia использует Virgin Atlantic для беспроводной зарядки" . Nokia. 11 сентября 2012 года архивации с оригинала на 15 сентября 2012 года . Проверено 21 сентября 2012 года .
  31. ^ "Беспроводной передатчик мощности с переменным положением через несколько кооперативных генераторов потока" .

Внешние ссылки [ править ]

  • Ци - официальный сайт