Lader für Mobilgeräte
Gibt es Hoffnung auf eine Standardisierung?
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Qi-Standard
Diese Methode zur induktiven Kopplung beim Laden wird in den 5-W-Ladesystemen nach dem Qi-Standard des Wireless Power Consortium eingesetzt (bei der Übertragung hoher Leistung zwischen 15 W und 120 W verwendet der Qi-Standard die resonante Kopplung). Vorteil dieses Systems ist seine Effizienz und seine Einfachheit, obwohl der Wirkungsgrad rasch abnimmt, wenn die Spulen nicht optimal aufeinander ausgerichtet sind. Daher ist ein solches System üblicherweise entweder mit mehreren Spulen ausgestattet, oder die Ausrichtung wird durch die mechanische Kon-struktion gewährleistet. Der optimale Abstand zum Laden beträgt 5 mm; 40 mm dürfte der größte Abstand sein, der in der Praxis unterstützt werden kann.
In einem Qi-Ladesystem liegt die Grundfrequenz der Wechselspannung im Bereich von 100 bis 200 kHz. Die Qi-Spezifikation sieht auch eine Kommunikation zwischen Basisstation und zu ladendem Gerät über die Koppelspulen vor. Das Kommunikationssystem, das mit einer Standard-Near-Field-Backscattering-Technik arbeitet, ermöglicht, dass das geladene Gerät die übertragene Energiemenge steuert, um den Ladevorgang zu beschleunigen, zu verzögern oder zu beenden. Es wird außerdem als Teil der Fremdkörpererkennung (FOD) in Qi-Ladegeräten eingesetzt, die dafür sorgt, dass Gegenstände aus Metall, die auf dem Ladegerät liegen, nicht auf gefährliche Temperaturen erhitzt werden.
Auch wenn sie über kurze Entfernungen sehr effizient ist, nimmt die Leistungsübertragung bei Systemen mit induktiver Kopplung bei größerem Abstand oder nicht optimaler Ausrichtung rasch ab. Auch wenn alle diese Probleme überwunden werden können, gibt es eine andere Lösung in Form der resonanten Kopplung. Sie kann Energie über eine größere Entfernung als bei einer gewöhnlichen induktiv gekoppelten Anwendung übertragen, wenn auch auf Kosten eines niedrigeren Gesamtwirkungsgrads im Vergleich zum maximalen möglichen Wert eines nicht-resonanten Kreises.
Egal ob ein drahtloses Ladesystem für Effizienz (wofür eine induktive Kopplung geeignet ist) oder für eine höhere Reichweite (für die die resonante Kopplung die richtige Wahl ist) optimiert werden soll, ist die Implementierung eines Controllers für ein drahtloses Ladegerät heute einfacher als je zuvor. Das ist deshalb der Fall, weil viele Halbleiterhersteller integrierte Chipsätze mit eingebauter Unterstützung von Protokollen und Standards wie Qi anbieten.
Semtech bietet z.B. den TS80000 an, der sowohl die Standards nach Qi und der Alliance for Wireless Power (A4WP) / Power Matters Alliance (PMA) unterstützt und für eine Nennausgangsleistung bis 40 W bemessen ist. Die Komponenten der Serie MWCT1xxx für drahtlose Ladegeräte von NXP unterstützen ebenfalls die Qi-Spezifikation. NXP bietet außerdem A4WP/PMA-Empfänger in verschiedenen Leistungsstufen an, und es wird erwartet, dass das Unternehmen einen Empfänger vorstellen wird, der sowohl zu Qi als auch zu A4WP/PMA kompatibel ist.
Natürlich entscheidet letztlich der Verbraucher, was für ihn am besten ist. Dabei geht es gewöhnlich darum, was am einfachsten und praktischsten ist. Dies verschiebt das Gleichgewicht in vielen Umgebungen, z.B. im Auto oder im öffentlichen Raum, zu Gunsten des drahtlosen Ladens. Hier werden Viele eine Lösung bevorzugen, bei der sie ihr Mobiltelefon einfach auf eine Ladematte legen, statt nach dem richtigen Kabel zu suchen und das Ladegerät anzuschließen.
Sollten die Hersteller von Mobilgeräten also den Anschluss für ein drahtgebundenes Laden völlig wegfallen lassen? Das scheint nicht ratsam zu sein. Zuerst einmal gibt USB dem Anwender ein hohes Maß an Flexibilität bei Kommunikation und Schnittstellen, an das die drahtlose Technologie bislang noch nicht heranreicht. Zweitens gibt es noch eine erhebliche Unsicherheit darüber, welche der verschiedenen Standards zum drahtlosen Laden überleben bzw. im Wettbewerb verdrängt werden. Viele Hoffnungen konzentrieren sich auf neue Technologien wie Wattup, aber es ist noch viel zu früh, um sicher sagen zu können, was davon sich beim Anwender durchsetzen wird.
Und drittens wird die Infrastruktur zum drahtlosen Laden auf Jahre hinaus noch nicht überall verfügbar sein, falls dies jemals der Fall sein wird, und daher müssen Reisende, die von der Batterie ihres Geräts abhängig sind, zur Sicherheit immer ihr eigenes Ladegerät mitführen. Das Basisgerät oder die Matte zum drahtlosen Laden sind vergleichsweise sperrig. Da ist es wesentlich einfacher, ein kleines USB-Type-C-Kabel mitzunehmen und jedes Gerät an einem Notebook oder einer anderen USB-C-Schnittstelle aufzuladen.
Wahrscheinlich ist, das drahtgebundenes und drahtloses Laden nebeneinander für die jeweils geeigneten Anwendungsfälle existieren werden. Immerhin hat das drahtgebundene Ladegerät beste Aussichten, mit der zunehmenden Beliebtheit des schnellen und leistungsfähigen USB-Type-C-Standards universell akzeptiert zu werden.
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