Qi (standart) - Qi (standard)
 | |
| Durum | Aktif |
|---|---|
| Yıl başladı | 2008 |
| İlk yayınlanan | 2008 |
| En son sürüm | 1.3 Ocak 2021 |
| organizasyon | Kablosuz Güç Konsorsiyumu |
| Kurul | Kablosuz Güç Konsorsiyumu |
| İlgili standartlar | Kablosuz Mutfak standardı Orta Güç standardı |
| İhtisas | endüktif şarj |
| Lisans | Açık standart |
| Telif hakkı | Logo ve ticari marka |
| İnternet sitesi | kablosuz güç |
Qi (telaffuz / tʃ iː / CHEE ; Çince qi kelimesinden ; geleneksel Çince : 氣), Wireless Power tarafından geliştirilen, 4 cm'ye (1,6 inç) kadar olan mesafelerde endüktif şarj kullanarak kablosuz güç aktarımını tanımlayan bir açık arayüz standardıdır . Konsorsiyum . Sistem, bir şarj pedi ve pedin üzerine yerleştirilmiş uyumlu bir cihaz kullanır ve rezonans endüktif kuplaj yoluyla şarj olur .
Şubat 2020 tarihi itibariyle standart ile çalışan yaklaşık 500 mobil cihaz üreticileri dahil Apple , Asus , Google'ı , Huawei , LG Electronics , Samsung , Xiaomi ve Sony .
İlk olarak 2008'de piyasaya sürülen Qi standardı, 2020 yılına kadar 200'den fazla akıllı telefon, tablet ve diğer cihaza dahil edildi.
Tasarım
Qi standardı ile çalışan cihazlar, düzlemsel bobinler arasındaki elektromanyetik indüksiyona dayanır . Bir Qi sistemi iki tür cihazdan oluşur – bir güç kaynağına bağlı olan ve endüktif güç sağlayan Baz İstasyonu ve endüktif güç tüketen Mobil Cihazlar. Baz İstasyonu, salınımlı bir manyetik alan oluşturan bir verici bobin içeren bir güç vericisi içerir ; Mobil Cihaz, bir alıcı bobini tutan bir güç alıcısı içerir. Manyetik alan , Faraday'ın indüksiyon yasasına göre alıcı bobinde alternatif bir akım indükler . İki bobinin yakın aralığı ve yüzeylerindeki ekranlama, endüktif güç aktarımının verimli olmasını sağlar.
Baz İstasyonları tipik olarak, bir kullanıcının bir veya daha fazla Mobil Cihaz yerleştirebileceği, Arayüz Yüzeyi olarak anılan düz bir yüzeye sahiptir. Bir güç aktarımının gerçekleşmesi için verici bobini (Baz İstasyonunun bir parçası) ve alıcı bobini (Mobil Cihazın bir parçası) hizalamak için iki yöntem vardır. Kılavuzlu konumlandırma olarak adlandırılan ilk konseptte, bir kullanıcının Mobil Cihazı Baz İstasyonu yüzeyinin belirli bir yerine yerleştirmesi gerekir. Bu amaçla Mobil Cihaz, boyutuna, şekline ve işlevine uygun bir hizalama yardımı sağlar. Serbest konumlandırma olarak adlandırılan ikinci kavram, kullanıcının Mobil Cihazı verici bobin ile doğrudan hizaya getirmesini gerektirmez. Serbest konumlandırma elde etmenin birkaç yolu vardır. Bir örnekte, yalnızca alıcı bobinin bulunduğu yerde bir manyetik alan oluşturmak için bir verici bobin demeti kullanılır. Başka bir örnek, alıcı bobinin altında tek bir verici bobini hareket ettirmek için mekanik araçlar kullanır. Üçüncü bir seçenek, "Çoklu Kooperatif Akı Üreticileri" adı verilen bir teknik kullanmaktır.
Şekil 1-1, temel sistem konfigürasyonunu göstermektedir. Gösterildiği gibi, bir güç vericisi iki ana işlevsel birim içerir: bir güç dönüştürme birimi ve bir iletişim ve kontrol birimi. Diyagram, güç dönüştürme ünitesinin bir parçası olarak manyetik alanı oluşturan verici bobini (dizi) göstermektedir. Kontrol ve iletişim ünitesi, aktarılan gücü, güç alıcısının talep ettiği seviyeye kadar düzenler. Diyagram ayrıca, bir Baz İstasyonunun, birden fazla Mobil Cihazın aynı Baz İstasyonuna yerleştirilmesine ve pillerinin her biri tamamen şarj olana kadar indüktif olarak şarj olmasına izin veren çok sayıda verici içerebileceğini göstermektedir. Son olarak, şemadaki sistem birimi, giriş gücü sağlama, çoklu güç vericilerinin kontrolü ve kullanıcı arabirimi gibi Baz İstasyonunun diğer tüm işlevlerini içerir.
Bir güç alıcısı, bir güç toplama biriminin yanı sıra bir iletişim ve kontrol birimi içerir. Vericinin güç dönüştürme birimine benzer şekilde, Şekil 1-1, güç alma biriminin manyetik alanını yakalayan alıcı bobini gösterir. Bir güç toplama ünitesi tipik olarak yalnızca tek bir alıcı bobin içerir. Ayrıca, bir Mobil Cihaz tipik olarak tek bir güç alıcısı içerir. İletişim ve kontrol ünitesi, aktarılan gücü, güç alıcısının çıkışına bağlı olan alt sistemler (örn. pil) için uygun seviyeye ayarlar. Bu alt sistemler, Mobil Cihazın ana işlevselliğini temsil eder.
vericiler
Qi spesifikasyonunun (yukarıda atıfta bulunulan) 2017 sürümü 1.2.2'den bir örnek olarak, A2 referans Qi düşük güçlü verici, 19 mm'lik bir form üzerine sarılmış düz bir bobinde 20 dönüşlü (iki katmanda) bir bobine sahiptir. iç çap ve 40 mm dış çap, 24±1 mikrohenrylik bir endüktans sağlayan, çapı en az 4 mm daha büyük olan yumuşak demirden bobin altı kalkanı. Bu bobin, alıcı bobine bağlandığında ~ 140 kHz'de doğal bir rezonansa sahip bir rezonans devresi elde etmek için 200 nF kapasitörlü bir seri rezonans devresine yerleştirilir.
Bu seri rezonans devresi daha sonra DC kaynağından bir H-köprü anahtarlama düzenlemesi ile çalıştırılır; tam güçte, kapasitördeki voltaj 50 volta ulaşabilir. Güç kontrolü otomatiktir; Qi spesifikasyonu, uygulanan gerçek voltajın en az 50 milivolt kadar küçük adımlarla kontrol edilebilir olmasını gerektirir.
Cihazdaki şarj voltajını aşağı regüle etmek yerine, A2 referansını karşılayan Qi şarj cihazları, iletilen gücü birincil hücre voltajına göre modüle etmek için bir PID (orantılı-bütünsel-türev) kontrolörü kullanır.
Diğer Qi şarj vericileri bağlantılarına 140 kHz'de başlar, ancak verici ve alıcı bobinleri arasındaki karşılıklı endüktans, verici ve alıcı bobinleri arasındaki uzaklık mesafesine ve dolayısıyla doğal rezonans frekansı değişecektir. Farklı Qi referans tasarımları, oval bobin ve çoklu bobin sistemlerinin yanı sıra çoklu indüktör ve kapasitörlü daha karmaşık rezonans ağları dahil olmak üzere farklı bobin düzenlemelerine sahiptir. Bu tasarımlar, 105 ila 205 kHz arasındaki frekanslarda ve 200 volt kadar yüksek maksimum rezonans devre voltajlarında frekans çevik çalışmasına izin verir.
alıcılar
Qi güç alıcısı donanım referans tasarımı 1, yine Qi spesifikasyonunun 1.2.2 versiyonundan, 44 mm x 30 mm dış ebatlı, 14 tur kablolu ve bobin üstü manyetik kalkanlı dikdörtgen bir tel bobini ile başlar. Bu bobin, bir çift kapasitör (seri olarak 127 nanofarad ve paralel olarak 1,6 nanofarad) ile paralel bir rezonans devresine bağlanmıştır. Güç çıkışı 1,6 nanofarad kapasitör üzerinden alınır .
Güç vericisine bir dijital iletişim kanalı sağlamak için, bir çift 22 nanofarad kapasitörden ve bir T konfigürasyonunda 10 kΩ dirençten oluşan bir rezonans modülatörü, 1,6 nanofarad kapasitör boyunca anahtarlanabilir. T ağının 1,6 nanofarad kapasitör üzerinden değiştirilmesi, güç vericisi tarafından iletilen güçte bir değişiklik olarak algılanan bağlı sistemin rezonans frekansında önemli bir değişikliğe neden olur.
Taşınabilir cihaza güç çıkışı, 1,6 nanofarad kapasitör boyunca kablolanmış bir tam dalga köprüsü aracılığıyla sağlanır; güç, şarj kontrol cihazına teslim edilmeden önce tipik olarak 20 mikrofarad'lık bir kapasitör ile filtrelenir.
Diğer Qi güç alıcıları, köprü doğrultucudan önce ve sonra alıcı rezonatör kondansatörü boyunca bir rezistör veya bir çift rezistör anahtarlama dahil olmak üzere alternatif rezonans modülatörleri kullanır.
Özellikler ve teknik özellikler
WPC, Qi düşük güç spesifikasyonunu Ağustos 2009'da yayınladı. Qi spesifikasyonu kayıttan sonra ücretsiz olarak indirilebilir. Qi spesifikasyonu altında, "düşük güçlü" endüktif transferler, iki düzlemsel bobin arasında endüktif kuplaj kullanarak 5 W'ın altında güç sağlar . Bu bobinler tipik olarak 5 mm aralıklıdır ancak 40 mm'ye kadar ve muhtemelen daha da ayrı olabilir. Qi düşük güç özelliği, Qi Temel Güç Profili (BPP) olarak yeniden adlandırıldı.
Çıkış voltajının düzenlenmesi, güç alıcısının güç vericisi ile iletişim kurduğu ve az ya da çok güç talep ettiği bir dijital kontrol döngüsü tarafından sağlanır. Geri saçılım modülasyonu yoluyla güç alıcısından güç vericisine iletişim tek yönlüdür. Geri saçılım modülasyonunda, güç alıcı bobini yüklenerek güç vericisindeki akım çekişini değiştirir. Bu mevcut değişiklikler izlenir ve iki cihazın birlikte çalışması için gereken bilgilere demodüle edilir.
2011 yılında, Kablosuz Güç Konsorsiyumu, Qi spesifikasyonunu orta güce genişletmeye başladı. 2019 itibariyle, Orta Güç standardı şu anda 30 ila 65 W sağlıyor, sonunda 200 W'a kadar desteklemesi bekleniyor (tipik olarak taşınabilir elektrikli aletler, robotik elektrikli süpürgeler, dronlar ve e-bisikletler için kullanılır).
2015'te WPC, 1 kW'a kadar güç sağlayan ve diğer yüksek güçlü kamu hizmetleri arasında mutfak aletlerinin çalıştırılmasına olanak tanıyan yüksek güç spesifikasyonu "Ki"yi de gösterdi.
2015 yılında WPC, 15 W'a kadar destekleyen Qi Genişletilmiş Güç Profili (EPP) spesifikasyonunu tanıttı. EPP ayrıca tipik olarak BPP gibi mobil cihazları şarj etmek için de kullanılır. EPP'yi destekleyen telefon şirketleri arasında LG Electronics , Sony , Xiaomi ve Sharp Corporation bulunmaktadır .
WPC, telefon OEM'lerinin Temel Güç Profili'nin 5W veya Genişletilmiş Güç Profili'nin 15W'sinden daha yüksek güç sağlamasını sağlamak için Tescilli Güç Dağıtım Uzantısını (PPDE) tanıttı. Şu anda yalnızca Samsung uyumluluk testlerini yayınladı. Hızlı kablosuz şarj için tescilli standartları kullanan diğer telefon şirketleri arasında Apple , Huawei ve Google yer alıyor .
Benimseme
Nokia ilk olarak Qi kabul Lumia 920 ve Samsung Mobile üzerinde Galaxy S3 2012 yılında (bir sonradan eklenebilir resmi Samsung arka kapak aksesuarı aracılığıyla desteklenir), Google / LG Nexus 4 sonradan takip ettiği yıl. Toyota , 2013 yılında Avalon Limited'de fabrika seçeneği olarak bir Qi şarj beşiği sunmaya başladı ve Ssangyong , yine 2013'te Qi seçeneği sunan ikinci otomobil üreticisi oldu.
2015 yılında yapılan bir anket, Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık ve Çin'de ankete katılan kişilerin %76'sının kablosuz şarjın farkında olduğunu (önceki yıl %36'dan artış) ve %20'sinin bunu kullandığını, ancak yalnızca %16'sının kullandığını buldu. onu kullananlar her gün kullanıyordu. Mobilya perakendecisi IKEA , 2015 yılında entegre kablosuz şarj cihazlı lambaları ve masaları satışa sundu ve Lexus NX , orta konsolda isteğe bağlı bir Qi şarj pedi kazandı. O yıl, özellikle hem Qi hem de rakip Power Matters Alliance standartlarını destekleyen Samsung Galaxy S6 olmak üzere tahmini 120 milyon kablosuz şarjlı telefon satıldı . Bununla birlikte, birbiriyle rekabet halinde olan birkaç kablosuz şarj standardının varlığı, hala benimsenmenin önünde bir engel olarak görülüyordu.
2017'nin başlarında Qi, Rezence (kablosuz şarj standardı) içeren yeni bir ürün olmadan diğer rakip standartların yerini almıştı . 12 Eylül 2017'de Apple Inc. , yeni akıllı telefonları iPhone 8 , iPhone 8 Plus ve iPhone X'in Qi standardını destekleyeceğini duyurdu. O zamandan beri, her yeni iPhone sürümü Qi kablosuz şarj standardını destekledi. Apple ayrıca, aynı anda birden fazla cihazı şarj etme yeteneğini ekleyen AirPower adlı yeni bir protokolle standardı genişletme planlarını da duyurdu ; ancak bu, 29 Mart 2019'da iptal edildi.
Qi standardı popülerlik kazandıkça , kafeler, havaalanları, spor salonları vb. yerlerde Qi Hotspot'ların ortaya çıkmaya başlaması bekleniyor. Büyük bir ABD kahve zinciri olan Coffee Bean ve Tea Leaf , endüktif şarj istasyonları kuracak. Birleşik Krallık'ın Londra Heathrow Havaalanı ve New York'un John F. Kennedy Uluslararası Havaalanı için Virgin Atlantic'in yanı sıra seçilmiş büyük metropol şehirler . Otomobil üreticileri, 2013'ten beri QI şarjını standart veya isteğe bağlı özellikler olarak ekliyor.
Sürüm geçmişi
| Versiyon numarası | Yayınlandı | Maksimum güç | Notlar |
|---|---|---|---|
| 1.0 | 2010 | 5W | Güç vericisi tek bir bobin, bobin dizisi veya hareketli bobin olabilir. |
| 1.1 | 2012 | 5W | 12 farklı verici özelliği, verici yakınındaki metal nesnelerin ısınmasını önlemek için yabancı cisim algılama, USB üzerinden güç verici verici eklendi |
| 1.2 | 2015 | Temel Güç Profili (BPP): 5 W
Genişletilmiş Güç Profili (EPP): 15 W |
Maksimum verici gücü 15W'a yükseltildi, vericiler için iyileştirilmiş termal testler, iyileştirilmiş zamanlama özellikleri, iyileştirilmiş yabancı nesne algılama hassasiyeti, isteğe bağlı alıcı kimliği (WP-ID).
Samsung tarafından "Hızlı Kablosuz Şarj" olarak etiketlendi (başlangıçta 10 W, Galaxy Note 5 ve S6 edge plus'ta tanıtıldı , Ağustos 2015), Qualcomm Quick Charge 2.0 özellikli 15 W USB şarj cihazına (9 Volt, 1.67 ) bağlanması için şarj plakası gerektirir Amper desteği). |
| 1.2.3 | 2017 | EPP Güç Sınıfı 0: 5 W - 30 W | Tüketicinin şarj cihazından 30 W'a kadar anlaşmasını sağlayan Güç Sınıfı 0 eklendi. |
| 1.2.4 | 2017 | Test gereksinimlerindeki değişiklikler. Genişletilmiş Güç Profili testi daha erişilebilir. | |
| 1.3 | 2021 |
|