ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யும் வசதியுடன் கூடிய வயர்லெஸ் சார்ஜர் வடிவமைப்பு

ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யும் வசதியுடன் கூடிய வயர்லெஸ் சார்ஜர் வடிவமைப்பு

கடந்த பத்தாண்டுகளில் ஸ்மார்ட் சாதனங்களின் பெருக்கம், சார்ஜ் செய்யும் தேவைகளை மேலும் மேலும் சிக்கலாக்கியுள்ளது. நமது மேசைகளில் இப்போது பெரும்பாலும் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட சாதனங்கள் உள்ளன: ஒரு செல்போன், இயர்பட்ஸ், ஒரு ஸ்மார்ட்வாட்ச், அல்லது ஒரு பவர் பேங்க் கூட. இங்குதான் ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யும் வயர்லெஸ் சார்ஜர் என்ற கருத்து முக்கியத்துவம் பெறுகிறது—இது கேபிள்களின் சிக்கல் இல்லாமல், பல சாதனங்களை ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்ய அனுமதிக்கும் ஒரு தீர்வாகும். இருப்பினும், பல சாதனங்களுக்கான வயர்லெஸ் சார்ஜரை வடிவமைப்பது என்பது சார்ஜிங் பேடின் அளவை அதிகரிப்பதை விட மேலானது. ஆற்றல் மேலாண்மை, மின்காந்த குறுக்கீடு, சுருள் பொருத்துதல், செயல்திறன், மற்றும் பாதுகாப்பு மற்றும் பயனர் அனுபவ அம்சங்கள் போன்ற தொழில்நுட்ப சவால்கள் உள்ளன. ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யும் திறன் கொண்ட ஒரு வயர்லெஸ் சார்ஜரை உருவாக்குவதற்கான வடிவமைப்பு அணுகுமுறை, முக்கிய கூறுகள் மற்றும் நடைமுறை பரிசீலனைகள் குறித்து இந்தக் கட்டுரை விவாதிக்கிறது.

1. வயர்லெஸ் சார்ஜரின் அடிப்படைக் கருத்து

கம்பியில்லா சார்ஜர்கள் பொதுவாக மின்காந்தத் தூண்டல் கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன. சார்ஜரின் உள்ளே ஒரு டிரான்ஸ்மிட்டர் சுருள் உள்ளது, அது ஒரு மாறுதிசை காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது. இந்தப் புலம், சாதனத்தில் உள்ள ரிசீவர் சுருளில் ஒரு மின்னோட்டத்தைத் தூண்டுகிறது, அது பின்னர் மின்கலத்தை மின்னேற்றம் செய்வதற்கான நேர் மின்னோட்டமாக (DC power) மாற்றப்படுகிறது. மிகவும் பொதுவான தரநிலை Qi (கம்பியில்லா ஆற்றல் கூட்டமைப்பு) ஆகும், இது உற்பத்தியாளர்களுக்கு இடையேயான தகவல் தொடர்பு, பாதுகாப்பு மற்றும் இணக்கத்தன்மையை நிர்வகிக்கிறது.

ஒரே நேரத்தில் மின்னேற்றம் செய்வதில், இந்த அடிப்படைக் கருத்து இரண்டு அணுகுமுறைகளாக விரிவுபடுத்தப்பட்டுள்ளது:
1. பல சுருள் (ஒரே பேடில் பல சுருள்கள்): இந்தச் சாதனத்தைப் பல இடங்களில் வைக்கலாம்; ஒவ்வொரு இடத்திற்கும் அதற்கெனத் தனிச் சுருள் இருக்கும்.
2. பல டிரான்ஸ்மிட்டர் அல்லது பல சேனல்: ஒவ்வொரு சுருள்/சுமைக்கும் தனித்தனி இயக்கச் சுற்று உள்ளது, அதனால் அவற்றை ஒரே நேரத்தில் செயல்படுத்தவும் கட்டுப்படுத்தவும் முடியும்.

இரண்டாலும் ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்ய முடியும், ஆனால் அவற்றின் வடிவமைப்புச் சிக்கலும் விலையும் வேறுபடுகின்றன.

2. அமைப்புத் தேவைகள்: நீங்கள் எதை அடைய விரும்புகிறீர்கள்?

தொழில்நுட்ப விவரங்களுக்குச் செல்வதற்கு முன், தயாரிப்பு விவரக்குறிப்புகளை வரையறுக்கவும்:
– சாதனங்களின் எண்ணிக்கை: 2, 3, அல்லது அதற்கு மேற்பட்டதா? உதாரணமாக, தொலைபேசி + இயர்பட்ஸ் + ஸ்மார்ட்வாட்ச்.
– ஆற்றல் இலக்கு: 5 W, 10 W, 15 W (Qi-இல் பொதுவானது), அல்லது ஒவ்வொரு மண்டலத்திற்கும் வெவ்வேறு ஆற்றல் சேர்க்கைகள்.
– தயாரிப்பின் அளவுகள்: தட்டையான தளம், ஸ்டாண்ட், அல்லது மூன்று சாதனங்களை வைக்கும் “டாக்” மாடல்.
– உள்ளீட்டு மின் ஆதாரம்: USB-C PD (எ.கா. 9V/2A, 12V/2A, 20V), பிரத்யேக அடாப்டர், அல்லது DC பேரல்.
– இணக்கத்தன்மை: Qi தரநிலை, Qi2 (காந்த சீரமைப்புடன்), அல்லது குறிப்பிட்ட சாதன ஆதரவு.

இந்த விவரக்குறிப்புகள் மின்சாரக் கட்டமைப்பு, மொத்த நுகர்வு மற்றும் குளிரூட்டும் உத்தி ஆகியவற்றை வரையறுக்கின்றன.

3. ஒரே நேரத்தில் மின்னேற்றம் செய்வதற்கான ஆற்றல் கட்டமைப்பு

ஒரே நேரத்தில் மின்னேற்றம் செய்வதற்கு நிலையான மின் மேலாண்மை தேவைப்படுகிறது. இரண்டு பிரபலமான கட்டமைப்புகள் உள்ளன:

அ) ஒரு பெரிய மின்வழங்கி + பல சேனல் பகிர்வு
உள்வரும் மின் மூலமானது (எ.கா., ஒரு 20V USB-C PD), ஒரு DC-DC மாற்றி வழியாக, டிரைவர் காயிலுக்குத் தேவைப்படும் மின்னழுத்த ரெயிலுக்குக் குறைக்கப்படுகிறது. பின்னர் அந்த மின்சாரம், ஒரே நேரத்தில் செயல்படக்கூடிய பல டிரான்ஸ்மிட்டர் சேனல்களுக்கு இடையில் பிரிக்கப்படுகிறது. இதன் நன்மைகளில் சிறந்த செயல்திறன் மற்றும் எளிமையான அடாப்டர் வடிவமைப்பு ஆகியவை அடங்கும். இதில் உள்ள சவால் என்னவென்றால், மொத்த மின் நுகர்வு அடாப்டரின் திறனை மீறாமலும், மின்னழுத்தக் குறைவை ஏற்படுத்தாமலும் இருப்பதை உறுதிசெய்ய கவனமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.

b) ஒவ்வொரு மண்டலத்திற்கும் அதற்கெனத் தனி மின் தொகுதி உள்ளது.
ஒவ்வொரு சுருளுக்கும் அதற்கெனத் தனியான இயக்கியும், ஒப்பீட்டளவில் சுதந்திரமான மின்சார ஒழுங்குமுறையும் உள்ளது. இது இரைச்சல் தனிமைப்படுத்தலையும் சரிசெய்தலையும் எளிதாக்குகிறது, ஆனால் பாகங்களின் விலை, அச்சிடப்பட்ட சுற்றுப் பலகைக்கான இடம் மற்றும் வெப்பச் சிக்கல்தன்மை ஆகியவற்றை அதிகரிக்கிறது.

இந்த இரு அணுகுமுறைகளிலும், மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம், வெப்பநிலை மற்றும் சாதனத்தின் நிலை ஆகியவற்றைக் கண்காணிக்கும் ஒரு மைக்ரோகண்ட்ரோலர் அல்லது பவர் மேனேஜ்மென்ட் ஐசி மூலம் பொதுவாகக் கட்டுப்பாடு மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

4. சுருள் அமைப்பு: பார்வைப் புலப்படாத இடங்களையும் குறுக்கீடுகளையும் தவிர்த்தல்

சுருளின் பௌதீக வடிவமைப்பு பயனரின் வசதியைப் பெருமளவில் தீர்மானிக்கிறது. சாதனத்தை நிலைநிறுத்துவதே முக்கிய சவாலாகும். பயனர் கைபேசியை மையத்திலிருந்து சற்றே தள்ளி வைத்தால், செயல்திறன் குறைகிறது, மின்னேற்றம் தடைபடலாம் அல்லது வெப்பம் அதிகரிக்கலாம்.

ஒரே நேரத்தில் இயங்கும் வடிவமைப்புகளில், சுருள்கள் பொதுவாக இவ்வாறு அமைக்கப்படுகின்றன:
– மூன்று சாதனங்களுக்கென மூன்று தனித்தனி மண்டலங்கள் (உதாரணமாக, இடது-மையம்-வலது).
– பிடிப்புப் பகுதியை விரிவுபடுத்த சுருள்களை ஒன்றன் மேல் ஒன்று படிய வைக்கவும், ஆனால் இது சுருள்களுக்கு இடையில் பிணைப்பு ஏற்படும் அபாயத்தை அதிகரிக்கிறது.
– காந்தப் பாய்வை சாதனத்திற்குச் செலுத்துவதற்கும், கீழ்நோக்கிய புலக் கசிவைக் குறைப்பதற்கும் ஃபெரைட் தகடு கொண்ட சுருள் (PCB-ஐப் பாதுகாத்து, செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது).

அருகருகே உள்ள இரண்டு சுருள்கள் ஒரே நேரத்தில் செயல்படும்போது, ​​அவற்றின் காந்தப்புலங்கள் ஒன்றையொன்று பாதிக்கக்கூடும் என்பதால் குறுக்கீடு ஏற்படுகிறது. இதற்கான தீர்வுகள்:
சுருள்களுக்கு இடையே போதுமான இடைவெளி.
ஃபெரைட் மற்றும் கவசப் பூச்சு சேர்த்தல்.
– அதிர்வெண் மற்றும் கட்டம் கட்டுப்படுத்தியால் கையாளப்படுவதால், ஒன்றுக்கொன்று குறுக்கிடாத சுருள் இயக்கிகள்.
– நேரப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் உத்தி (வேகமான நிலைமாற்றம்). இருப்பினும், இது முழுமையான ஒருங்கமைவு அல்ல; நிலைமாற்றம் மிகவும் வேகமாக இருந்தால், இது ஒருங்கமைவு போன்ற உணர்வைத் தரக்கூடும், ஆனால் ஒரு சாதனத்திற்கான பயனுள்ள ஆற்றல் குறையலாம்.

5. சாதனத்தைக் கண்டறிதல் (அந்நியப் பொருள் கண்டறிதல் மற்றும் சாதனத்தைக் கண்டறிதல்)

சார்ஜர்கள் பொதுவாக சாதனத்தைக் கண்டறியும் பணியைச் செய்கின்றன: அதாவது, Qi-இயக்கப்பட்ட சாதனம் உள்ளதா எனச் சரிபார்க்கின்றன. அப்படி ஒரு சாதனம் இல்லையென்றால், ஆற்றல் வீணாவதையும், அந்நியப் பொருட்கள் சூடாகும் அபாயத்தையும் தவிர்ப்பதற்காக, டிரான்ஸ்மிட்டர் முழுமையாகச் செயல்படக் கூடாது.

முக்கியமான பாதுகாப்பு கூறுகள்:
– FOD (அந்நியப் பொருள் கண்டறிதல்): தூண்டல் காரணமாகச் சூடாகக்கூடிய அந்நிய உலோகங்களை (நாணயங்கள், சாவிகள்) கண்டறிகிறது.
– வெப்பப் பாதுகாப்பு: சுருள் பகுதியில் வெப்பநிலை உணரி (NTC/தெர்மிஸ்டர்) மற்றும் டிரைவர் ஐசி.
– உள்ளீடு மற்றும் ஒவ்வொரு சேனலிலும் மிகை மின்னோட்டம்/மிகை மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பு.

ஒரே நேரத்தில் இயங்கும் வடிவமைப்புகளில், FOD-கள் ஒவ்வொரு மண்டலத்திற்கும் தனித்தனியாக இயக்கப்பட வேண்டும். மற்ற மண்டலங்களில் உள்ள சாதனங்களால் FOD-கள் ஏமாற்றப்படுவது ஒரு பொதுவான பிழையாகும், இதனால் மேலும் மேம்பட்ட அளவுத்திருத்தம் மற்றும் கண்டறிதல் வழிமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன.

6. தொடர்பு மற்றும் கட்டுப்பாடு: ஒவ்வொரு சாதனத்தின் ஆற்றலையும் நிர்வகித்தல்

Qi தரநிலையானது, தேவையான மின்சார அளவைத் தீர்மானிக்க, டிரான்ஸ்மிட்டருக்கும் ரிசீவருக்கும் இடையேயான தகவல்தொடர்பை உள்ளடக்கியது. பல சாதனங்கள் ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யப்படும்போது, ​​கட்டுப்படுத்தி பின்வருவனவற்றைச் செய்ய வேண்டும்:
– ஒவ்வொரு சாதனத்தின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப மின்சாரத்தை ஒதுக்கவும்.
மொத்த ஆற்றல், மூலத்தை விட அதிகமாகாமல் பார்த்துக் கொள்ளுங்கள்.
– மாறும் நிலைமைகளைக் கையாளுகிறது: ஒரு சாதனம் நிரம்பியுள்ளது, மற்றொன்று இப்போதுதான் வைக்கப்பட்டுள்ளது, அல்லது ஒரு சாதனம் இடம் மாறியுள்ளது.

உதாரணமாக, அடாப்டரின் மொத்தத் திறன் 30 W ஆகும். இரண்டு தொலைபேசிகள் ஒவ்வொன்றும் 15 W கோரினால், சிஸ்டம் இரண்டுக்கும் 15 W வழங்க முடியும். இருப்பினும், மூன்று சாதனங்கள் இருந்து, மொத்தக் கோரிக்கை 40 W ஆக இருந்தால், சிஸ்டம் திறன் கட்டுப்பாடு செய்ய வேண்டும்: உதாரணமாக 15 W + 10 W + 5 W, அல்லது நிலைத்தன்மையைப் பெற அனைத்தையும் 10 W ஆகக் குறைக்க வேண்டும்.

7. வெப்ப வடிவமைப்பு: மிகவும் பொதுவான பிரச்சனைகள்

வயர்லெஸ் சார்ஜர்கள் பின்வருவனவற்றிலிருந்து வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன:
– சுருளில் ஏற்படும் இழப்புகள் (மின்தடை, சுழல் மின்னோட்டம்),
– இயக்கிகளில் ஏற்படும் மாறுதல் இழப்புகள்,
பெறும் சாதனத்தில் ஏற்படும் இழப்புகள்,
– ஃப்ளக்ஸ் கசிவு மற்றும் FOD இழப்புகள்.

ஒரே நேரத்தில் மின்னேற்றம் செய்யும்போது, ​​இந்த வெப்பம் அதிகரிக்கிறது. எனவே:
– வெப்பம் வெளியேற உதவும் உறைப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துங்கள் (எ.கா. பாதுகாப்பான வெப்பக்காப்புடன் கூடிய அலுமினியம், அல்லது வெப்பப் பரப்பியுடன் கூடிய பிளாஸ்டிக்).
– PCB-யில் வெப்பத் திண்டுகளையும் வெப்பத் துளைகளையும் பொருத்தவும்.
– வெப்பநிலை உணரியை சுருள் மற்றும் சூடான பாகங்களுக்கு (MOSFET/டிரைவர்) அருகில் வைக்கவும்.
– அதிக சக்தி வாய்ந்த மாடல்களுக்கு ஒரு சிறிய மின்விசிறியைப் பயன்படுத்தலாம் (இருப்பினும் அது கூடுதல் இரைச்சலையும் செலவையும் ஏற்படுத்தும்).

வெப்ப வடிவமைப்பின் நோக்கம், "சூடாகாமல் இருப்பது" மட்டுமல்ல, சாதனத்தின் வேகம் குறையாமலோ அல்லது சார்ஜ் ஆவதை நிறுத்தாமலோ இருப்பதற்காக வெப்பநிலையைப் பாதுகாப்பான வரம்புகளுக்குள் வைத்திருப்பதாகும்.

8. பயனர் இடைமுகம்: எளிமையானது ஆனால் தகவல் நிறைந்தது

எந்த மண்டலம் செயலில் உள்ளது என்று பயனர்களுக்குத் தெரியாவிட்டால், ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்வது குழப்பத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். எளிய பயனர் அனுபவத் தீர்வு:
– ஒவ்வொரு மண்டலத்திற்குமான LED குறிகாட்டிகள் (உதாரணமாக, வெள்ளை: காத்திருப்பு நிலை, நீலம்: மின்னேற்றம், பச்சை: முழுதுதி, சிவப்பு: பிழை/FOD).
– பொருத்தும் இடத்தின் அச்சுத் தடங்கள் அல்லது மேற்பரப்பு அமைப்பு.
– சரியான சுருள் நிலையையும் அதிகரித்த செயல்திறனையும் உறுதி செய்வதற்காக (Qi2 சூழலமைப்பில்) காந்தங்களைச் சீரமைத்தல்.

ஒரு நல்ல பயனர் அனுபவம், வயர்லெஸ் சார்ஜர்களில் அடிக்கடி ஏற்படும் “சில நேரங்களில் சார்ஜ் ஆகும், சில நேரங்களில் ஆகாது” என்ற புகாரைக் குறைக்க உதவும்.

9. தயாரிப்பு கருத்துரு எடுத்துக்காட்டு: 3-இன்-1 சார்ஜர்

ஒரு பொதுவான சூழல் 3-இன்-1 ஆகும்: தொலைபேசி + ஸ்மார்ட்வாட்ச் + இயர்பட்ஸ்.
– மொபைல் மண்டலம்: 15 W Qi.
– இயர்பட்ஸ் பகுதி: 5W Qi.
– ஸ்மார்ட்வாட்ச் பகுதி: பெரும்பாலும் ஒரு சிறப்புத் தரநிலையையோ அல்லது ஒரு சிறிய தனிப்பயனாக்கப்பட்ட சுருளையோ பயன்படுத்துகிறது.
– உள்ளீடு: கூடுதல் செயல்திறனுக்காக USB-C PD 30–45 W.
– கட்டுப்பாடு: 3 சேனல்கள், ஒவ்வொரு சேனலிலும் வெப்பநிலை சென்சார், FOD மற்றும் பவர் லிமிட் ஆகியவை உள்ளன.

இந்தக் கருத்தாக்கத்திற்குத் துல்லியமான இயந்திர வடிவமைப்பு தேவைப்படுகிறது, குறிப்பாகத் துல்லியமான நிலைப்படுத்தல் தேவைப்படும் ஸ்மார்ட்வாட்சுகளுக்கு இது அவசியமாகும்.

10. சோதனை மற்றும் சான்றிதழ்

வடிவமைப்பு முடிந்தவுடன், சோதனை செய்வதே முக்கியமான கட்டமாகும்:
– பல சாதனங்களுடனான இணக்கத்தன்மை சோதனை (பல்வேறு உறைத் தடிமன்கள், வெளியே நீட்டிக்கொண்டிருக்கும் கேமரா தொகுதிகள் போன்றவை).
– நீண்ட காலத்திற்கு ஒரே நேரத்தில் செய்யப்படும் அதிகபட்ச சுமை சோதனை (வெப்பத் தாங்கல் சோதனை).
– பல்வேறு உலோகப் பொருட்களைக் கொண்டு நடத்தப்பட்ட FOD சோதனை.
– மற்ற சாதனங்களுக்கு இடையூறு ஏற்படுவதைத் தவிர்ப்பதற்கான EMC/EMI சோதனை.
– Qi சான்றிதழ் (நீங்கள் அதிகாரப்பூர்வ Qi சின்னத்தைப் பயன்படுத்த விரும்பினால்) மற்றும் மின்சாரப் பாதுகாப்பு இணக்கம் (நாட்டைப் பொறுத்தது).

சான்றளிப்பு என்பது ஒரு சம்பிரதாயமல்ல—அது பெரும்பாலும் வெப்பப் புள்ளிகள், செயல்திறன் குறைவுகள் அல்லது சுருள்களுக்கு இடையேயான குறுக்கீடு போன்ற வடிவமைப்புச் சிக்கல்களை வெளிப்படுத்துகிறது.

மூடுகிறது

ஒரே நேரத்தில் சார்ஜ் செய்யும் வசதியுள்ள ஒரு வயர்லெஸ் சார்ஜரின் வடிவமைப்பு என்பது ஆற்றல் பொறியியல், மின்காந்தவியல், வெப்பப் பொறியியல், கட்டுப்பாட்டுப் பொறியியல் மற்றும் தயாரிப்பு வடிவமைப்பு ஆகியவற்றின் ஒரு கலவையாகும். பல சாதனங்களை நிலையாகவும், பாதுகாப்பாகவும், திறமையாகவும், எளிதாகவும் சார்ஜ் செய்வதை உறுதி செய்வதே இதன் முதன்மை நோக்கமாகும். சரியான ஆற்றல் கட்டமைப்பைத் தேர்ந்தெடுப்பது, குறுக்கீடுகளைக் குறைக்கும் சுருள் அமைப்பு, ஆற்றல் பகிர்வுக்கான அறிவார்ந்த கட்டுப்பாட்டு வழிமுறை, மற்றும் நன்கு சிந்திக்கப்பட்ட வெப்ப வடிவமைப்பு ஆகியவற்றில் இதன் வெற்றி அடங்கியுள்ளது. இந்த அணுகுமுறையின் மூலம், பல சாதனங்களுக்கான வயர்லெஸ் சார்ஜர் என்பது மேசையில் உள்ள ஒரு கூடுதல் துணைக்கருவியாக மட்டும் இல்லாமல், பயனரின் வசதியை உண்மையாகவே மேம்படுத்தும் ஒரு நடைமுறைத் தீர்வாக மாறும்.

நீங்கள் விரும்பினால், உங்கள் இலக்கு வாசகர்களுக்கு ஏற்றவாறு, இந்தக் கட்டுரையை மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்ததாகவோ (கட்டமைப்பு வரைபடங்கள், பாகங்களின் பட்டியல்கள் மற்றும் மின்சுற்று அமைப்புகளுடன்) அல்லது மிகவும் பிரபலமானதாகவோ (தொழில்நுட்ப இதழ் பாணியில்) என்னால் மாற்றியமைத்துத் தர முடியும்.