Bijna alles bij je smartphone gaat tegenwoordig draadloos. Alleen voor het opladen heb je nog een stekker nodig. Met de draadloze laadtechniek Qi gaat opladen een stuk makkelijker. Maar hoe werkt het eigenlijk?
Heel veel smartphones uit het topsegment kunnen draadloos worden opgeladen dankzij de Qi-techniek (spreek uit: tsjie). En mocht je smartphone de functie niet ondersteunen, dan kun je hem achteraf toevoegen met een Qi-hoesje of -ontvanger. Qi-laders of -zenders zijn verkrijgbaar in diverse formaten en designs. Sommige verdwijnen zelfs onzichtbaar in het bureau of in de middenconsole van de auto.
Dankzij de certificatie door het Wireless Power Consortium (WPC), het samenwerkingsverband achter de Qi-standaard, hoef je niet bang te zijn voor compatibiliteitsproblemen. Alle gecertificeerde opladers werken met smartphones die de standaard ondersteunen. Het consortium definieert drie vermogensklassen: low power met 5 watt, medium power met 120 watt en high power met maximaal 1 kilowatt. De opladers van 5 watt worden het vaakst verkocht.
In de officiële Qi-database staan momenteel bijna 600 producten, waaronder diverse smartphones en hoesjes. Zelfs Apple heeft zich bij het consortium aangesloten. Waarschijnlijk is de volgende iPhone dus draadloos op te laden. Op eBay en Alibaba worden veel apparaten als ‘wireless charger’ aangeboden. Meestal zijn ze echter niet gecertificeerd, zodat ze dus ook geen Qi-logo hebben.
Oud principe
Waarschijnlijk ken je het principe achter draadloos opladen nog wel van natuurkundelessen op de middelbare school of anders wel van elektrische tandenborstels. Qi werkt namelijk volgens hetzelfde principe als transformatoren met een magnetische kern met twee spoelen. Wordt er een wisselspanning op de ene spoel gezet, dan zorgt dat voor een magnetisch veld, dat op zijn beurt weer voor een spanning in de tweede spoel zorgt.
Bij Qi is het iets ingewikkelder. De standaard werkt namelijk niet met een frequentie van 50 hertz, maar met frequenties van 110 tot 205 kHz. Hierdoor kan de energie in principe efficiënter worden overgedragen. Toch is het rendement lager. Er zit namelijk geen magnetische kern tussen de twee spoelen van de zender en de ontvanger.
Energie kan alleen worden overgedragen wanneer de twee spoelen zich direct tegenover elkaar bevinden. Ook mogen ze niet verder dan 40 millimeter van elkaar zijn verwijderd; in de praktijk is het zelfs maar vijf millimeter. De spoelen zijn hierdoor meestal plat op zeer dun kunststof aangebracht. Er zijn ook zogenaamde multiladers met meerdere spoelen, waarbij je het mobiele apparaat niet precies in het midden hoeft te leggen. Zelfs als je de zender en ontvanger precies tegenover elkaar en zo dicht mogelijk bij elkaar houdt, is deze vorm van energieoverdracht lang niet zo efficiënt als opladen met een kabel. Daarom duurt het opladen zo’n vijftig procent langer.
Maar er is nog een wezenlijk verschil met eenvoudige transformatoren: bij de Qi-standaard kan de zender namelijk een boodschap naar de ontvanger sturen door de uitgangsspanning te moduleren. Daarmee bevestig hij bijvoorbeeld de vereisten van de ontvanger. De ontvanger formuleert deze eisen door korte onderbrekingen in het magnetische veld. Dankzij deze communicatie weet de zender of de accu van smartphone nog opgeladen moet worden of al vol is.
Qi werkt met zenders en ontvangers
De meeste Qi-zenders werken met een standaard usb-oplader op hun micro-usb aansluiting. De controller die de versterkte wisselstroom-output naar de zendspoel stuurt, is het belangrijkste onderdeel. Deze is ook verantwoordelijk voor de communicatie met de ontvanger en voor het beoordelen van de gegevens die hij van de ontvanger krijgt.
Gelijkrichters en condensatoren zetten de opgewekte spanning aan de secundaire zijde om in een gelijkspanning. Een spanningsregelaar zorgt ervoor dat de uitgangsspanning aan de usb-specificaties (5 V ± 5 procent) voldoet. De controller controleert de spanning en kan via de retourleiding naar de zender om meer of minder spanning vragen. Wanneer de accu van de smartphone 100% is opgeladen, schakelt de controller over naar druppelladen, zodat de accu niet beschadigd raakt. De ontvanger heeft geen eigen stroomvoorziening nodig.
(Lutz Labs / Marcel van der Meer)
Eindelijk een beetje technisch inzicht in tegenwoordige apparatuur. Ik heb zelf een draadloos station voor mijn Galaxy S7 Edge en het loopt zoals een trein. Het enige minpunt is de koopprijs. Het is een beetje aan de dure kant vind ik.