Беспроводное зарядное устройство uBear Stream Wireless Charger 10W: как реализуется спецификация Qi в конкретной модели25.05.2020 09:01

Бренд uBear представляет различные мобильные аксессуары и портативные электронные устройства, отличающиеся проработанными дизайном и эргономикой, использованием качественных материалов и современных технологий. В спектре продукции мобильные аккумуляторы (пауэрбанки) и зарядные устройства, кабели и адаптеры, наушники, а также чехлы и держатели для смартфонов.

Мы рассмотрим Qi-совместимое беспроводное зарядное устройство uBear Stream.

До недавних пор ЗУ имело разъем Micro-USB (арт. WL01SG10-AD и WL01GD10-AD), в настоящее время он заменен на Type-C (арт. WL02GD10-AD и WL02SG10-AD). В розничной торговле какое-то время могут встречаться те и другие.

Предлагаются два варианта расцветки: темно-серый, почти черный, и бежевый с серебристым ободком.

Спецификация, внешний вид, комплектация

Вот спецификация, приведенная в инструкции:

Входной ток	5 В / 2 А 9 В / 1,67 А
Выходной ток	5 В / 1,5 А 9 В / 1,1 А
Дальность передачи зарядки	до 11 мм
Диапазон рабочих температур, относительная влажность	от −10 °C до +40 °C от 10% до 85% (без конденсата)
Диапазон температур хранения, относительная влажность	от −10 до +70 °C от 5% до 90% (без конденсата)
Размеры, вес нетто/брутто	100×100×7 мм, 90/195 г (измерено нами)
Описание на сайте бренда	ubear-world.com
Розничные предложения

В отношении второй строчки таблицы следует заметить: у беспроводного ЗУ нет выхода, на котором можно сделать прямые замеры тока нагрузки и напряжения, для этого придется разместить на устройстве какой-либо приемник Qi и подключаться к его выходу, а тут вариантов может быть немало. Поэтому следует говорить о значениях выходной мощности; если пересчитать, получается до 7,5 Вт при 5-вольтовом режиме на входе и до 9,9 Вт при 9-вольтовом — именно так значится и на тыльной стороне корпуса: «Output: 10W Max».

В инструкции заявлено наличие защиты (цитируем) от короткого замыкания, перенапряжения, перегрева, чрезмерной зарядки и разрядки. Эта фраза явно перекочевала из описания какого-то пауэрбанка, потому что для беспроводного зарядного устройства понятными являются лишь такие нештатные ситуации, как перенапряжение (на входе) и перегрев, а уж за зарядкой-разрядкой встроенного в любой гаджет аккумулятора следит контроллер, имеющийся в нем самом.

Форму ЗУ uBear Stream можно определить как близкую к квадрату 10×10 см с сильно скругленными углами; толщина небольшая, всего 7 мм. Конструкция подразумевает горизонтальное расположение и зарядного устройства, и гаджета на нем.

На одной из торцевых поверхностей находится индикатор режима работы (его функции описаны в инструкции), на противоположном — входной разъем.

Снизу имеется кольцевая противоскользящая/демпфирующая вставка.

Верхняя плоскость покрыта нарочито грубоватой тканью вроде рогожки, фактура которой будет препятствовать скольжению уложенного на нее гаджета при случайном касании — правда, лишь до некоторой степени: движения пальца по экрану могут немного сдвигать смартфон, но ситуация все же получше, чем при обычном пластиковом покрытии (специально попробовали другое ЗУ весьма именитого производителя).

Поставляются устройства в красиво оформленной коробке, которая вполне годится на роль подарочной упаковки.

В комплекте имеется инструкция на русском и английском языках, а также кабель с разъемами USB-A (для подключения к сетевому адаптеру) и, в зависимости от артикула, либо Micro-USB, либо Type-C.

Кабель на вид качественный, в тканевой оплетке черного или бежевого цвета (соответствует цвету самого ЗУ), не очень гибкий и весьма длинный — практически ровно два метра, включая разъемы.

На упаковке и на корпусе можно найти только логотип бренда uBear, но логотипа Qi нигде нет, а это свидетельствует о том, что данная продукция не проходила тест на соответствие требованиям спецификации Wireless Power Consortium (об этом ниже).

И тут надо сказать: мы осмотрели еще пять беспроводных ЗУ, работающих по данной технологии, от разных производителей и существенно отличающихся по цене. И только на двух нашли логотип Qi: одно дорогое, от именитого бренда, являющегося членом Wireless Power Consortium, а вот производителя второго (рангом пониже, но довольно известного) в списках WPC не оказалось, и потому возникает большое сомнение в легитимности маркировки. Так что лучше уж вообще без значка Qi — по крайней мере, это честно, и не факт, что устройство работает хуже тех, что имеют такой логотип без должных оснований.

Технология Qi в деталях

Поскольку это первая публикация на тему беспроводных зарядных устройств на страницах нашего сайта, не считая новостей, сводного обзора нескольких моделей 7-летней давности, а также более свежих заметок в блогах, которые не относятся к редакционным материалам, начать придется с общих вопросов. Но, конечно, не с рисунков, схематически изображающих катушки и магнитные поля (надеемся, что читатель не все забыл из школьного курса физики, а кто забыл — легко может найти в интернете такие картинки, кочующие из одного описания принципов беспроводного заряда в другое), и не со скучных формул и графиков (они тоже есть, хотя искать придется немного дольше), а с более приближенных к технологии Qi моментов, также не очень занимательных, но куда деваться...

Спецификация Qi

Параметры устройств, совместимых с технологией Qi, определяет спецификация WPC (Wireless Power Consortium) — Power Class 0, с февраля 2017 г. действует версия 1.2.3.

Это солидный по объему документ, описывающий самые разные моменты, в том числе предельную передаваемую в нагрузку мощность, которая устанавливается на этапе установки связи между передатчиком и приемником Qi. При этом различают два профиля: базовый (baseline, до 5 Вт включительно) и расширенный (extended, в общем случае свыше 5 Вт, данная версия говорит о мощности в 15 Вт, но упоминает, что в других ревизиях спецификации могут быть определены и иные уровни мощности — такие, как 10 и 30 Вт).

Если приемник и передатчик поддерживают разные профили, то передача энергии происходить тоже будет, хотя и с наименьшей из возможных мощностью: так, если устройство с приемником, рассчитанным на мощность в 15 Вт, помещается на передатчик с базовым профилем, то передача энергии будет происходить на уровне до 5 Вт.

Принцип электромагнитной индукции, используемый в зарядных системах Qi, подразумевает использование в катушке передатчика переменного тока частотой от 87 до 205 кГц, в катушке приемника получается ток той же частоты, который затем преобразуется в постоянный с напряжением, соответствующим потребностям гаджета, в который встроен приемник.

При этом образуется резонансный контур с индуктивной связью, максимально эффективный на частотах, близких к частоте резонанса.

Передатчик для дозирования передаваемой мощности может изменять рабочую частоту. Обычно резонанс лежит ближе к нижнему концу указанного выше диапазона, и повышение частоты будет приводить к уменьшению передаваемой мощности. Причем отмечено: подобная система регулировки использоваться может, но вовсе не обязательно.

Спецификация Qi определяет протокол взаимодействия между приемником и передатчиком для поддержания передаваемой мощности на оптимальном уровне. Физически обмен сигналами осуществляется путем модуляции — частоты подаваемого в катушку напряжения (передатчик) либо вносимого полного сопротивления (reflected impedance, приемник).

Наличие такого взаимодействия еще и поможет передатчику распознавать помещенные на него посторонние металлические предметы (например, монеты или ключи) и отключать передачу энергии, чтобы избежать их нагрева, порой опасного, наведенными токами. Функция распознавания посторонних предметов (Foreign Object Detection, FOD) является обязательной для передатчиков с расширенным профилем и опциональной для базового профиля.

Определяются в спецификации и термины, которые мы будем использовать ниже. Так, беспроводное ЗУ называется базовой станцией (Base Station, далее в тексте для краткости BS), а содержащий приемник гаджет — просто мобильным устройством (Mobile Device, далее MD). Катушка (или набор катушек) базовой станции называется первичной, входящая в мобильное устройство — вторичной. Поверхность взаимодействия (Interface Surface) — это ближайшая к соответствующей катушке плоская поверхность BS или MD.

Спецификация оговаривает конструкцию и геометрию катушек, причем более свежие ее версии могут объявлять какие-то конструктивы устаревшими, хотя и не запрещают их использование.

Например, конструктив А1 для первичной катушки — кольцо из двух слоев по 10 витков многожильного провода (30 жилок диаметром 0,1 мм каждая) с внешним диаметром 40 мм, внутренним 19 мм и толщиной 2 мм. Конструктив А8 имеет однослойную катушку, состоящую из 23,5 витков провода (115 жилок диаметром 0,08 мм) в форме «беговой дорожки» с внешними размерами 70×59 мм, внутренним окном 15×4 мм, толщиной 1,15 мм. У конструктива А4 две похожие катушки, одна из которых сдвинута на 41 мм относительно второй. И это лишь три примера, вариантов гораздо больше, в том числе на основе печатных проводников, а также с 3-4 катушками и даже более (матричные).

Для вторичных катушек в спецификации тоже есть примеры конструктивов, их меньше, но тоже не один и не два.

В идеальном случае для оптимальной передачи энергии первичная и вторичная катушки должны быть соосными, однако и отклонение до четверти дюйма (6-6,5 мм) не должно вызывать существенных проблем.

А вот прямых указаний на возможную дистанцию по нормали между поверхностями взаимодействия нет, есть лишь косвенные, вроде упоминания максимального расстояния между вторичной катушкой и поверхностью взаимодействия MD — не более 2,5 мм.

Для повышения эффективности оговаривается применение экранов, влияющих на распределение и величину магнитного поля. Обычно они изготавливаются в виде тонких ферритовых пластин, устанавливаемых параллельно катушке со стороны, противоположной поверхности взаимодействия. Такие экраны могут быть как в BS, так и в MD (в последнем случае они могут выполнять и функцию защиты чувствительных к магнитному полю компонентов гаджета).

Есть и требования к индикации, позволяющей пользователю судить о происходящем. В основном, конечно, речь идет о BS, которой предписано показывать следующее:

• мобильное устройство (или иной объект) помещено на BS,
• происходит передача энергии (заряд) или нет,
• наличие ошибок или неполадок, в том числе наличие посторонних металлических предметов,
• для расширенного профиля: передачу энергии на низкой мощности.

Этим список не исчерпывается, мы привели лишь основные позиции.

Выбор способов индикации очень широкий — визуальный, звуковой и даже тактильный.

У MD «обязанностей» существенно меньше: рапортовать о начале и окончании процесса получения энергии, а для расширенного профиля еще и показывать уровень в трех ступенях — (1) меньше, чем требуется для работы самого приемника, (2) меньше оптимума и (3) на оптимальном уровне.

Для BS и MD рекомендовано наличие того или иного сигнала, свидетельствующего об их оптимальном взаимном размещении.

Правда, не очень понятно, что из перечисленного является обязательным, а что лишь желательным.

Как тестировать?

Спецификация Qi включает раздел, посвященный проверке устройств на совместимость с ее требованиями, однако этот раздел доступен лишь членам консорциума. И только продукты, прошедшие тестирование в соответствии с этим разделом, могут маркироваться логотипом Qi.

С точки зрения проведения независимого тестирования недоступность методик печальна, но чисто по-человечески понятно: консорциум тоже должен на что-то существовать, а членство в нем подразумевает и соответствующие взносы.

Однако кое-что из доступных разделов спецификации почерпнуть все же можно.

На этапе передачи энергии происходит взаимодействие между приемником и передатчиком для отслеживания состояния и поддержания процесса на оптимальном уровне: если, например, мобильное устройство снизило потребление, то базовая станция должна уменьшить и уровень «подкачки». Поэтому происходит постоянный обмен данными, который, как сказано выше, физически реализован модуляцией магнитного поля, соответственно и потребляемый BS от сетевого адаптера ток (или мощность) все время будет меняться в небольших пределах, даже если нагрузка приемника неизменна. Собственно, это мы и увидели во время тестов, поэтому не удивляйтесь указанию не значений, а диапазонов.

BS должна контролировать температуру своей поверхности взаимодействия. При этом не должно быть нагрева более чем на 12 градусов в течение часа при работе с референсным тестовым приемником, а рекомендованным является нагрев в пределах 5 градусов. И это вполне можно измерять.

Для BS расширенного профиля (до 15 Вт) рекомендуется сетевой адаптер с мощностью не менее 20 Вт, базового профиля (до 5 Вт) — 7,5 Вт. Такие адаптеры у нас имеются.

Хорошо бы узнать и КПД конкретной системы Qi. Спецификация определяет его точно так, как следует из обычной логики: отношение мощностей — передаваемой в подключенную к выходу приемника нагрузку к потребляемой передатчиком от внешнего источника. Для базового профиля КПД может быть не менее 25—65 процентов, для расширенного — не менее 25—75 процентов; столь широкий разброс определяется использованием различных референсных приемников, описание которых содержится в доступной только членам консорциума части спецификации, посвященной тестированию.

Удалось найти информацию, что при тестировании в соответствии с требованиями WPC используется система на основе устройства Micropross MP500 TLC3 с «обвеской», включающей, в частности, набор соответствующих спецификации Qi референсных приемников и передатчиков. Это профессиональный прибор с ценой, недоступной частным исследователям и небольшим независимым лабораториям (мы нашли предложение за более чем $16500, причем о комплектации было сказано лишь «с аксессуарами для бесконтактных устройств»), но главное: его возможности явно избыточны, если нужно всего лишь оценить возможности того или иного беспроводного ЗУ.

Поэтому многочисленные тесты беспроводных зарядок, размещенные в интернете (да и в блогах нашего сайта), в основном сводятся к опробованию с каким-то конкретным гаджетом; авторы либо просто засекают время, либо пользуются какими-то приложениями. Нередко применяют USB-тестеры для замера тока, потребляемого ЗУ от сетевого адаптера в процессе взаимодействия с этим гаджетом.

Реже используют специализированные Qi-тестеры, сконструированные китайскими умельцами и предлагаемые по доступной цене. Их нам известно совсем немного; один простенький: в нем имеется приемник, в качестве нагрузки которого используется набор из нескольких резисторов с определенными номиналами, которые можно коммутировать, а также цепи измерения тока и напряжения с индикаторами.

Мы будем использовать более совершенное устройство Atorch Q7-UTL (далее в тексте «измеритель»), содержащее приемник Qi, плавно регулируемую в широких пределах нагрузку, измерительные цепи, ЖК-индикатор и интерфейсы связи с компьютером или мобильным устройством. Возможно питание измерительного-интерфейсного блока от внешнего источника через разъем Micro-USB, чтобы исключить влияние потребляемой им мощности на замеры.

Atorch Q7-UTL не «горячая» новинка, устройство доступно уже года полтора, но с момента его появления чего-то более совершенного пока не предложено. Правда, конструкция не осталась неизменной: на большинстве встречающихся фотографий катушка приемника Qi находится на верхней стороне нижней платы устройства, то есть получается неустраняемый зазор примерно в 3 мм с поверхностью взаимодействия, а в нашей модификации катушка расположена на нижней стороне той же платы, и зазор минимален — за счет разницы в толщине катушки и имеющихся снизу ножек-наклеек он все же есть, но очень маленький, примерно 0,1-0,2 мм. А увеличить зазор, чтобы оценить его влияние, можно очень легко.

Сама катушка имеет размеры и конструкцию, промежуточные между приведенными в спецификации Qi примерами вторичных катушек, рассчитанных на мощности до 12 и 15 Вт. Поэтому оценить ее предел можно в 13-13,5 Вт (далее будет видно, что большей мощности мы и не получили).

Конструкция uBear Stream

Зарядное устройство имеет корпус из алюминия, в котором расположены катушка, плата с электронными компонентами и внешним разъемом, а также световод для индикатора.

Монтаж на плате аккуратный, следов неотмытого флюса нет. На ней расположены две микросхемы.

Первая — WE9117, Qi-совместимый контроллер для беспроводных зарядных устройств. Полный datasheet на него найти не удалось, а доступное краткое описание говорит, что он содержит цепи коммуникации (очевидно, с приемником MD) и управления (в том числе передаваемой мощностью), обеспечивает взаимодействие с адаптерами Quick Charge и распознавание посторонних предметов (FOD). Отмечается, что он совместим с катушкой передатчика типоразмера А11 по спецификации Qi.

Мы уточнили конструктив для А11: кольцо с внешним диаметром 44 мм и внутренним 20,5 мм, толщина 2,1 мм, может содержать 1 или 2 слоя по 10 витков провода.

Имеющаяся в uBear Stream катушка кольцевая, внешний диаметр 42,5 мм, внутренний 20,5 мм, имеет один слой из 10 витков провода, что очень близко к А11. Она закреплена на плоском ферритовом экране в форме круга диаметром 50 мм с центрирующим отверстием. Зазор с поверхностью взаимодействия 1,7-1,8 мм.

Подачу энергии в катушку обеспечивает второй чип PN7724, также предназначенный для работы в беспроводных зарядных устройствах с выходной мощностью до 10 Вт и содержащий четыре МОП-транзистора, на которых можно реализовать мостовой инвертор. Он способен работать при напряжениях питания от 3 до 12 В (потому-то падение напряжения для длинном комплектном кабеле uBear Stream и не играет особой роли) в диапазоне частот до 500 кГц.

Микросхемы обеспечивают и различные виды защиты, в том числе от перегрева.

Тестирование uBear Stream

Foreign Object Detection

Начнем с самого простого — проверки функции распознавания посторонних предметов.

Размещение на интерфейсной поверхности BS монет, ключей, скрепок и иных металлических предметов не приводит к изменению потребляемого от сетевого адаптера тока (во всяком случае, на сколь-нибудь заметный период времени), сами предметы не нагреваются.

Таким образом, FOD в данной модели работает как положено.

Мощность и КПД

Теперь самое важное — какую мощность может передавать uBear Stream (конечно, с точностью до возможностей приемника нашего измерителя) и какова эффективность (или КПД) при этом.

Но сначала сделаем замер на холостом ходу: при подключении к адаптеру с поддержкой QC или без нее потребляемый ток не превышает 10 мА.

Если установлен измеритель (точно по центру) с внешним питанием и отключенной нагрузкой, максимальное потребление BS составит 200 мА в режиме QC 9 В (именно он включается по умолчанию, если адаптер его поддерживает) и 240 мА в 5-вольтовом режиме.

Первую серию замеров делаем для расширенного профиля (питание 9 В, QC), результаты приведены в таблице (первые три строки скорее соответствуют базовому профилю, если ориентироваться на мощность):

Нагрузка приемника (показания измерителя)	BS, потребление от сетевого адаптера	КПД BS
Ток, мА	Напряжение, В	Мощность, Вт	Ток, мА	Мощность, Вт
100	8,9-9,0	0,9	0,18-0,19	1,6-1,7	55%
250	8,8-8,9	2,2-2,3	0,36-0,37	3,3-3,4	67%
500	8,8-8,9	4,3-4,4	0,65-0,67	6,1-6,3	70%
750	8,7-8,8	6,5-6,6	1,02-1,05	9,3-9,6	70%
1000	8,6-8,7	8,6-8,8	1,35-1,41	12,2-12,8	70%
1250	8,6-8,7	10,7-10,9	1,70-1,75	15,5-15,9	69%
1500	8,5-8,6	12,8-13,0	1,99-2,02	18,1-18,3	71%
1525	8,5-8,6	13,0-13,1	2,05-2,08	18,6-18,9	70%
1530-1540	отключение передачи энергии

Для КПД мы все же привели усредненные значения, чтобы и тут с диапазонами не путаться.

Получается вполне понятная картина: в сравнении с малыми нагрузками вклад потерь в преобразователях существенный, а потому КПД меньше. По мере увеличения нагрузки КПД растет, достигает вполне приличного значения 70% и остается на этом уровне до максимальной нагрузки в 13 Вт.

Тесты с токами 1500 и 1525 мА продолжались не менее 10 минут каждый, никаких негативных эффектов не наблюдалось.

Теперь сравним с параметрами ЗУ: 13 ватт (и даже чуть более) — это заметно больше, чем обозначенный на корпусе uBear Stream предел в 10 Вт. Причем не исключено, что сама зарядка способна передавать и еще больше, а отключение произошло по вине измерителя, см. приведенную выше оценку «способностей» катушки его приемника в 13-13,5 Вт.

То же для базового профиля (5 В):

Нагрузка приемника (показания измерителя)	BS, потребление от сетевого адаптера	КПД BS
Ток, мА	Напряжение, В	Мощность, Вт	Ток, мА	Мощность, Вт
100	5,0-5,1	0,5	0,24-0,25	1,25-1,3	39%
250	5,0-5,1	1,2-1,3	0,43-0,44	2,2-2,25	56%
500	4,9-5,0	2,4-2,5	0,62-0,64	3,2-3,3	75%
750	4,8-4,9	3,6-3,7	0,93-0,94	4,8-4,9	75%
1000	4,8-4,9	4,8-4,9	1,28-1,29	6,6-6,7	73%
1250	4,75-4,8	5,9-6,0	1,65-1,68	8,5-8,7	69%
1300	4,7-4,75	6,1-6,2	1,99-2,02	8,9-9,1	68%

При дальнейшем увеличении тока нагрузки (на 25-30 мА) напряжение на ней сначала резко падает до 2-3 В, ток нагрузки соответственно тоже уменьшается; если ничего не менять, такое состояние может длиться долго, а если попытаться еще увеличить нагрузку, происходит отключение.

Распределение значений КПД примерно такое же, что и в случае с расширенным профилем, разве что при малых нагрузках КПД получается поменьше, но максимум все же чуть выше — 73-75 вместо 70-71 процентов.

Предел отдаваемой в нагрузку мощности получился больше декларируемых спецификацией Qi для базового профиля пяти ватт (возможно, попросту происходит переключение к расширенному профилю), но все же меньше, чем мы вычислили из значений напряжения и тока в описании uBear Stream: чуть более 6 ватт вместо 7,5.

Но все это чисто лабораторные исследования, а что получится на практике при использовании данного ЗУ? Переходим к конкретному примеру.

Работа с реальным гаджетом

Модель смартфона, который использовался при тестировании, мы не указываем: он достался нам на время, и почти наверняка другие беспроводные ЗУ придется опробовать с иными гаджетами. Скажем лишь, что какого-либо чехла не было.

Контролировались токи: на входе BS (с помощью USB-тестера) и заряда аккумулятора MD (с помощью приложения Ampere для Android).

График потребляемого ЗУ тока в процессе заряда гаджета снят в следующих условиях: напряжение питания BS — 9 В (режим QC), точно по центру уложен смартфон с батареей 3330 мА·ч, разряженной почти полностью (остаток 2%-3%), без SIM-карты и с отключенными интерфейсами связи (Wi-Fi, Bluetooth и т. д.), экран постоянно включен со средней яркостью и запущено приложение Ampere для контроля процесса заряда. USB-тестер подключен на выходе сетевого адаптера, далее с помощью штатного кабеля подключается ЗУ uBear.

Некоторые кратковременные изменения в потреблении вызваны манипуляциями со смартфоном — снимались скриншоты и т. п. Однако подавляющее большинство колебаний (а они происходили постоянно, см. график) вызваны внутренними причинами.

Приложение Ampere показывает ток заряда (или разряда) аккумулятора смартфона и напряжение на нем, причем оценочно и с усреднением. Надо добавлять и потребление самого гаджета, а также учесть отличный от 100% КПД зарядного устройства Qi, поэтому напрямую сравнивать токи (или мощности, умножив ток на соответствующее напряжение) на графике и на скриншотах нельзя. Да и температуры соответствуют показаниям датчика, расположенного внутри смартфона.

Эти температуры во время заряда не превышали 40 °C.

Время заряда составило 4 часа 28 минут. А что было бы при проводном подключении?

Использованный для тестирования смартфон не поддерживает технологию QC (но работает с PD), и мы для сравнения сняли график заряда с теми же его настройками в обычном 5-вольтовом режиме, подключившись к сетевому адаптеру кабелем из комплекта ЗУ uBear.

Если с беспроводным подключением заряд длился 4 часа 28 минут, то с проводным 3 часа 23 минуты — разница ощутимая, практически на треть, но все же не критически огромная. Правда, при использовании сетевого адаптера с поддержкой Power Delivery она была бы более существенной.

Подчеркнем: замеры соответствуют определенному состоянию смартфона. Если же, например, его экран бо́льшую часть времени будет отключен (включается лишь изредка и на короткое время, чтобы контролировать процесс), то можно уложиться и в более короткое время.

При этом отображаемые в Ampere температуры были заметно ниже: аккумулятор, конечно, при заряде нагревался, но в данном случае отсутствовал подогрев со стороны BS. Ниже приведены скриншоты с максимальными значениями:

Если посмотреть документацию на литий-ионные аккумуляторы, то рекомендованный их производителями максимум рабочих температур при заряде — 45-50 °C (мы наблюдали в пределах 40 °C), а при разряде — и вовсе 55-60 °C (показания датчика в процессе работы от батареи могут достигать 44 и чуть более градусов).

Мы выяснили, что беспроводной заряд с помощью ЗУ Stream длится дольше, чем проводной. Сам этот факт вполне предсказуем, а вот разница на 32%-33% — это много, мало или нормально?

Сделаем еще один замер времени заряда того же смартфона в том же состоянии, но от другого беспроводного ЗУ с близкими параметрами, предлагаемого одним из ведущих мировых производителей электроники по более высокой средней цене. Подключаем его собственным кабелем к тому же сетевому адаптеру; процесс также происходит с расширенным профилем.

Графики получились очень похожими. Максимальный ток немного больше, но нагрев (по показаниям Ampere) при этом получается чуть меньше — это, скорее всего, объясняется меньшей, чем в случае с uBear, площадью соприкосновения смартфона и данного ЗУ, то есть условия для охлаждения лучше.

Заряд длился 4 часа 16 минут — всего на 12 минут или 4-5 процентов меньше, чем в случае с uBear Stream. Столь незначительная разница вполне может объясняться случайными причинами: например, невозможно установить совершенно одинаковый остаток энергии в батарее смартфона на момент начала заряда.

Подключаем осциллограф

Осциллограф мы подключили непосредственно к контактам катушки приемника измерителя, благо они доступны. На всех приведенных ниже осциллограммах цена деления 5 В по вертикали и 10 мкс по горизонтали.

Начнем со случая, когда BS работает в 9-вольтовом режиме, то есть с расширенным профилем. Катушки BS и измерителя соосны.

В отсутствие нагрузки (точнее, небольшой ток потребляют цепи самого нашего измерителя — внешнее питание для него в данном случае не использовалось) получаем следующее:

К сожалению, TRMS-вольтметра, способного работать на таких частотах, у нас нет, поэтому придется оперировать не значениями напряжений, а лишь оценками.

Что получается при увеличении нагрузки:

По сравнению со случаем без нагрузки при 5,5 Вт частота уменьшилась до 100 кГц, размах остался практически таким же, но существенно изменилась форма импульсов. При 10 Вт частота приблизилась к 175 кГц, размах изменился незначительно, но форма снова иная; при увеличении до 13 Вт частота и форма почти не менялись, но размах превысил 30 В.

Делаем выводы: все частоты лежат в декларированном спецификацией Qi диапазоне, а вот резонанс нашей системы получился ближе не к нижнему его концу, а скорее к верхнему — при уменьшении нагрузки частота понижается. Что же, подобное не запрещено.

Теперь базовый профиль. Вот что получаем с нагрузкой 5 Вт:

А что будет, если немного смещать измеритель? Пробуем при нагрузке 3 Вт сдвинуть его в сторону на 5-6 мм — показания ЖК-индикатора при этом не меняются сколь-нибудь заметно, да и осциллограммы очень похожи, разве что размах немного уменьшился.

Если сдвинуть еще на 1-2 мм, то связь прерывается. Напомним: спецификация Qi говорит о безопасном сдвиге до 6-6,5 мм, и это в нашем случае выдерживается — не больше, но и не меньше.

Теперь сдвиг по вертикали: возвращаем соосное положение и подкладываем тонкие пластины из диэлектрика. В таблице параметров uBear Stream есть строчка «Дальность передачи зарядки (Transmission Distance): до 11 мм»; вот и посмотрим, насколько это справедливо.

Конечно, дистанция в 11 и даже в 8-10 мм оказалась чрезмерной: хотя в катушке приемника присутствовал сигнал с размахом 7-9 В, связь с BS не устанавливалась. То же наблюдалось и при уменьшении до 5 мм, при 4,0-4,5 мм появились лишь попытки установить взаимодействие, которые заканчивались неудачей. Нормальный «контакт» начался примерно с 3,5 мм, вот осциллограмма с нагрузкой 3 Вт:

Поскольку в данном случае вторичная катушка фактически является поверхностью взаимодействия измерителя, а у реального гаджета может быть расстояние до 2,5 мм, то остается не более миллиметра — собственно, примерно такую толщину имеет тыльная сторона большинства чехлов для смартфонов.

Конечно, все будет зависеть от конструкции конкретного гаджета, ведь упомянутые 2,5 мм — это предел, а может быть и меньше, да и катушка в нем наверняка будет иная (правда, не факт, что более эффективная, чем в нашем измерителе). К сожалению, узнать это не получится без опробования с надетым чехлом и на данной BS, про вскрытие корпуса смартфона «для посмотреть и померить» вообще не говорим.

Тепловой режим

В тестах с измерителем, результаты которых попали в приведенные выше таблицы, нагрев был от едва ощутимого до слабого, в пределах 7-8 градусов относительно исходной температуры. Но длительность тестирования при этом была не слишком продолжительной.

Поэтому включили измеритель в 9-вольтовом режиме и с нагрузкой 1,53 А (13,1-13,2 Вт, то есть предельной) на час. Нагрев при этом также нельзя назвать существенным — на 10-11 градусов, вполне в рамках спецификации Qi.

Но тут надо отметить: конструкция использованного измерителя существенно отличается от реального смартфона или планшета, поэтому результат в значительной степени «умозрительный», его будем использовать для сравнения при тестировании других беспроводных ЗУ.

Сделали замер и с тестовым смартфоном, заряжая его от почти разряженного состояния (остаток заряда 4%-5%) в течение часа, затем сняли гаджет и измерили температуру поверхности BS. Нагрев относительно исходного состояния составил 15-16 градусов — больше тех 12, которые допускает спецификация Qi, но надо учитывать дополнительный подогрев от самого смартфона.

Поверхность быстро остывает — на снимке, сделанном тепловой камерой через несколько минут, разница температур уже уменьшилась.

Отметим положительное влияние алюминиевого корпуса, который хорошо отводит тепло: градиент температуры в пределах BS вполне умеренный.

Проверка комплектного кабеля

При виде столь длинного кабеля и с учетом не самых малых потребляемых токов возникают сомнения: не будет ли слишком большим падение напряжения на нем?

Как утверждалось выше, с точки зрения самого ЗУ подобное особого значения иметь не должно, и это проверено на практике: если взять существенно более короткий кабель с меньшим сопротивлением, то потребляемый от сетевого адаптера ток будет всего-то на 5-8 процентов меньше (не надо будет компенсировать потери на длинном штатном кабеле uBear), что можно заметить на начальном этапе заряда, когда ток максимальный.

Но у владельца обязательно возникнет соблазн использовать кабель для подключения не только ЗУ, но и каких-то гаджетов, и тут возможны не самые веселые варианты.

Поэтому мы оценили сопротивление кабеля, используя тестер DTU-1705L, имеющий входы Micro-USB и Type-C.

Для кабеля с разъемом Micro-USB замер показал 0,29 Ом, для Type-C — 0,25 Ом (небольшая разница понятна: разъемы Type-C рассчитаны на бо́льшие токи, и сопротивление их контактов меньше). Таким образом, если подходить с позиции требований спецификации USB, допускающей отклонения от 5 В лишь в пределах 5 процентов, то есть в минимуме до 4,75 вольт, оба эти кабеля рассчитаны на токи до 1 А (чуть больше или чуть меньше, в зависимости от выходного напряжения сетевого адаптера при таком токе).

Тем не менее, в минус это ставить не будем: во-первых, это не самые грустные показатели для кабелей сравнимой длины, во-вторых — в режимах Quick Charge с напряжениями выше 5 вольт указанное в предыдущем абзаце требование уже не действует. Наконец, кабели предназначены для работы именно с ЗУ Stream (хотя иные варианты использования прямо не запрещаются инструкцией). К тому же наш тестовый смартфон нормально заряжался при использовании данного кабеля, но тут надо заметить: потребление гаджета было не самым большим из возможных, а на выходе использованного сетевого адаптера при таких токах напряжение было немного больше 5 вольт.

Итог

Беспроводное зарядное устройство uBear Stream имеет продуманный и симпатичный дизайн, прочный алюминиевый корпус, а качество изготовления иначе как хорошим назвать трудно.

Комплектный кабель также качественный. Его большая длина, с одной стороны, исключает очень уж «тесную» привязку к розетке, а с другой — накладывает ограничения на потребляемые токи при проводном подключении различных гаджетов с помощью этого кабеля.

Результаты наших тестов подтверждают заявленные парам

Полный текст статьи читайте на iXBT прочитано 35627 раз