Qi (표준)

Qi (standard)
기
The Qi logo, which consists of a round-esque, lowercase "q" with a semicircle at the right parallel to its stem and a circle on top.
상황활동적인
초판 발행2008년; 15년 전(2008년)
최신 버전2.0
2023년4월
조직무선전력 컨소시엄
관련기준코드리스 주방 규격
중출력기준
도메인유도 충전
면허증.오픈스탠다드
저작권로고 및 상표
웹사이트wirelesspowerconsortium.com

Qi( /tʃiː / CHEE로 발음)는 유도 충전을 이용한 무선 전력 전송을 위한 인터페이스 표준입니다.이 표준은 스마트폰과 같은 호환 가능한 장치가 Qi 충전 패드에 올려지면 배터리를 충전할 수 있도록 허용하며, 이는 최대 4cm(1.6인치)[2] 거리에서 효과적일 수 있습니다.

Qi 표준은 무선 전력 컨소시엄에 의해 [1]개발되었습니다.개방형 표준 Qi 지원 장치는 모든 제조업체의 Qi 충전기에 연결할 수 있습니다.

Qi는 2008년에 처음 출시되었으며 2017년까지 200개 이상의 스마트폰, 태블릿 및 기타 [3]장치에 통합되었습니다.2020년 2월 기준으로 애플, 에이수스, 구글, 화웨이, LG전자, 삼성, 샤오미,[4] 소니 등 488개 제조사가 표준과 협력하고 있습니다.

2023년 1월, 컨소시엄은 기존 표준을 업데이트하고 애플의 MagSafe [5]기술을 기반으로 자기 연결을 포함하는 Qi2를 발표했습니다.2023년 4월 19일, 무선 전력 컨소시엄은 Qi2 [6][better source needed]표준을 발표했습니다.

설계.

그림 1-1

Qi 표준을 사용하여 작동하는 장치는 평면 코일 사이의 전자기 유도에 의존합니다.Qi 시스템은 전원에 연결되어 유도 전력을 공급하는 Base Station과 유도 전력을 소비하는 Mobile Device의 두 가지 유형의 장치로 구성됩니다.기지국은 진동 자기장을 발생시키는 송신 코일로 구성된 전력 송신기를 포함하고, 모바일 장치는 수신 코일을 고정하는 전력 수신기를 포함합니다.자기장은 패러데이 유도 법칙에 의해 수신 코일에 교류 전류를 유도합니다.두 코일의 간격을 좁히고 표면을 차폐하여 유도 동력 전달이 [citation needed]효율적임을 보장합니다.

기지국은 일반적으로 인터페이스 표면(Interface Surface)이라 불리는 평평한 표면을 가지고 있으며 그 위에 사용자가 하나 이상의 모바일 장치를 놓을 수 있습니다.송신 코일(기지국의 일부)과 수신 코일(모바일 디바이스의 일부)을 정렬하여 전력 전송을 수행하는 두 가지 방법이 있습니다.첫 번째 개념(가이드 포지셔닝)에서는 사용자가 기지국 표면의 특정 위치에 모바일 장치를 배치해야 합니다.이를 위해 모바일 장치는 크기, 모양 및 기능에 적합한 정렬 보조 장치를 제공합니다.두 번째 개념(자유 위치 지정이라고 함)은 사용자가 모바일 장치를 송신 코일과 직접 정렬할 필요가 없습니다.자유로운 위치 설정을 달성하는 몇 가지 방법이 있습니다.한 예에서 송신 코일 묶음은 수신 코일 위치에서만 자기장을 생성하는 데 사용됩니다.또 다른 예는 기계적 수단을 사용하여 수신 코일 아래에서 단일 송신 코일을 이동시킵니다.세 번째 옵션은 Multiple Cooperative Flux [7]Generators라는 기술을 사용하는 것입니다.

그림 1-1은 기본적인 시스템 구성을 보여줍니다.도시된 바와 같이, 전력 송신기는 전력 변환 유닛과 통신 및 제어 유닛의 두 가지 주요 기능 유닛을 포함합니다.도면은 송신 코일(어레이)이 전력 변환부의 일부로서 자기장을 생성하는 것을 나타낸 것입니다.제어 및 통신부는 전달된 전력을 전력 수신기가 요청하는 수준으로 조정합니다.또한 이 다이어그램은 기지국이 여러 개의 송신기를 포함할 수 있음을 보여줍니다. 이를 통해 같은 기지국에 여러 개의 모바일 장치를 배치하고 각각의 배터리가 완전히 충전될 때까지 유도 충전할 수 있습니다.마지막으로, 도면의 시스템 유닛은 입력 전력 프로비저닝, 다중 전력 송신기의 제어 및 사용자 [citation needed]인터페이스와 같은 기지국의 다른 모든 기능으로 구성됩니다.

전력 수신기는 전력 픽업 유닛과 통신 및 제어 유닛으로 구성됩니다.도 1-1은 송신기의 전력 변환부와 마찬가지로 수신 코일을 전력 픽업부의 자기장을 캡쳐한 것으로 나타낸 것입니다.전력 픽업 유닛은 일반적으로 단일 수신 코일만을 포함합니다.또한 모바일 장치에는 일반적으로 단일 전력 수신기가 포함됩니다.통신 및 제어 유닛은 전송된 전력을 전력 수신기의 출력에 연결된 서브시스템(예를 들어, 배터리)에 적합한 수준으로 조절합니다.이러한 하위 시스템은 모바일 [citation needed]장치의 주요 기능을 나타냅니다.

송신기

Qi 규격(상기 참조)의 2017년 버전 1.2.2의 일례로서, A2 기준 Qi 저전력 송신기는 평평한 코일에 20회(두 개의 층으로)의 코일이 있고, 내경 19 mm, 외경 40 mm의 형태로 감겨 있고,직경이 최소 4mm 더 큰 연철의 아래쪽 두께의 실드로 24 ± 1 마이크로헨리의 인덕턴스를 제공합니다.이 코일은 직렬 공진 회로에 배치됩니다.

그러면 이 직렬 공진 회로는 DC 소스의 H-브리지 스위칭 배열에 의해 구동됩니다. 최대 전력의 경우 커패시터의 전압이 50V에 이를 수 있습니다.전력 제어는 자동입니다. Qi 사양에서는 실제 인가되는 전압을 최소 50밀리볼트 [citation needed]이상의 단계로 제어할 수 있어야 합니다.

A2 기준을 충족하는 Qi 충전기는 장치 내 충전 전압을 하향 조절하는 대신, 1차 셀 [citation needed]전압에 따라 전달되는 전력을 변조하는 PID(비례-적분-파생) 제어기를 사용합니다.

다른 Qi 전하 송신기들은 140 kHz에서 연결을 시작하지만 송신 코일과 수신 코일 사이의 상호 인덕턴스가 송신 코일과 수신 코일 사이의 대치 거리에 따라 달라지므로 더 나은 일치성을 가진 주파수를 찾기 위해 주파수를 변경할 수 있습니다. 따라서 고유 공진 주파수가 달라집니다.다양한 Qi 참조 설계에는 타원형 코일 및 다중 코일 시스템뿐만 아니라 다중 인덕터 및 커패시터가 있는 보다 복잡한 공진 네트워크 등 다양한 코일 배열이 있습니다.이러한 설계를 통해 105~205kHz의 주파수에서 최대 공진 회로 전압이 [citation needed]200V까지 높은 주파수에서 주파수 민첩하게 작동할 수 있습니다.

리시버

Qi 사양 버전 1.2.2에서 나온 Qi 전력 수신기 하드웨어 참조 디자인 1은 44 mm × 30 mm 외부 크기의 직사각형 코일에서 시작하여 14번의 와이어가 회전하고 코일 위에 자기 실드가 있습니다.이 코일은 한 쌍의 커패시터(직렬 127 나노패드 및 병렬 1.6 나노패드)를 가진 병렬 공진 회로에 배선됩니다.전력 출력은 1.6 나노파드 [citation needed]커패시터에 걸쳐 수행됩니다.

전력 송신기에 디지털 통신 채널을 다시 제공하기 위해, T 구성의 한 쌍의 22 나노패드로 커패시터와 10 kΩ 저항으로 구성된 공진 변조기는 1.6 나노패드로 커패시터에 걸쳐 스위칭될 수 있습니다.T 네트워크를 1.6 나노파드 커패시터에 걸쳐 전환하면 전력 송신기가 전달되는 [citation needed]전력의 변화로 감지하는 결합된 시스템의 공진 주파수에 상당한 변화가 발생합니다.

휴대용 장치로 출력되는 전력은 1.6 나노패드로 커패시터에 걸쳐 배선된 전파 브리지를 통해 전송됩니다. 전력은 일반적으로 충전 [citation needed]제어기로 전달되기 전에 20 마이크로패로 커패시터로 필터링됩니다.

다른 Qi 전력 수신기는 브리지 정류기 [citation needed]전후에 수신기 공진기 커패시터에 걸쳐 저항기 또는 한 쌍의 저항기를 전환하는 것을 포함한 대체 공진 변조기를 사용합니다.

특징 및 사양

LG WCP-300 Qi 충전패드 하단면
노키아 DT-900 Qi 충전기 개통

WPC는 2009년 [8]8월 Qi 저전력 사양을 발표했습니다.Qi 사양은 등록 [9]후 자유롭게 다운로드 할 수 있습니다.Qi 사양에서 "저출력" 유도성 전달은 두 평면 코일 사이의 유도 결합을 사용하여 5W 미만의 전력을 전달합니다.이러한 코일은 일반적으로 5mm 간격이지만 최대 40mm까지 [10]간격을 유지할 수 있습니다.Qi 저전력 사양은 Qi 기저 전력 프로파일(BPP)[citation needed]로 이름이 변경되었습니다.

출력 전압 조절은 전력 수신기가 전력 송신기와 통신하여 더 많은 또는 더 적은 전력을 요구하는 디지털 제어 루프에 의해 제공됩니다.통신은 후방 산란 변조를 통해 전력 수신기에서 전력 송신기로 단방향으로 이루어집니다.후방 산란 변조에서는 전력 수신기 코일이 로드되어 전력 송신기의 전류 인출이 변경됩니다.이러한 현재 변화를 모니터링하고 두 장치가 [2]함께 작동하는 데 필요한 정보로 복조합니다.

2011년, 무선 전력 컨소시엄은 Qi 규격을 [11]중전력으로 확장하기 시작했습니다.2019년 기준으로, 미디엄 파워 표준은 현재 30~65W를 공급합니다.최종적으로 최대 200W(일반적으로 휴대용 전동 공구, 로봇 청소기, 드론 및 [12]e-바이크에 사용됨)를 지원할 것으로 예상됩니다.

2015년, WPC는 또한 "Ki"라고 불리는 고출력 사양을 선보였는데, 이는 최대 1kW의 전력을 공급하여 다른 [9]고출력 유틸리티 중에서도 주방 가전 제품의 전원을 공급할 수 있게 해줍니다.

2015년, WPC는 최대 15 W까지 지원하는 Qi Extended Power Profile(EPP) 사양을 발표했습니다. EPP는 일반적으로 BPP와 같은 모바일 장치를 충전하는 데에도 사용됩니다.EPP를 지원하는 전화회사는 LG, 소니, 샤오미, [13][14][15][16]샤프 등이 있습니다.

WPC는 전화 OEM이 기준 전력 프로파일의 5W 또는 확장 전력 프로파일의 15W보다 높은 전력을 제공할 수 있도록 PPDE(Private Power Delivery Extension)를 도입했습니다. 현재 삼성만 규정 [17]준수 테스트를 발표했습니다.고속 무선 충전을 위해 독자적인 표준을 사용하는 다른 전화 회사로는 애플, 화웨이, [citation needed]구글 등이 있습니다.

입양

노키아는 루미아920에 Qi를 처음 채택했고,[18] 삼성 모바일은 2012년 갤럭시S3(삼성 후면커버 공식 액세서리를 통해 지원)에 탑재됐고, 구글/LG 넥서스4는 그해 말 출시됐습니다.도요타는 2013년형 아발론 [19]리미티드에서 Qi 충전 크래들을 공장 옵션으로 제공하기 시작했으며 쌍용차는 2013년에 [20]Qi 옵션을 제공한 두 번째 자동차 제조사입니다.

2015년 한 조사에 따르면 미국과 중국에서 조사한 사람의 76%가 무선 충전에 대해 알고 있었고(전년의 36%에서 증가), 20%가 무선 충전을 사용하고 있었습니다. 그러나 매일 [21]사용하고 있는 사람은 16%에 불과했습니다.가구 소매업체 이케아는 2015년 [22]무선 충전기가 내장된 램프와 테이블을 판매했으며 렉서스 NX는 센터 [23]콘솔에 Qi 충전 패드를 옵션으로 장착했습니다.그 [21]해 약 1억 2천만 대의 무선 충전 폰이 판매되었으며, 특히 삼성 갤럭시 S6는 Qi와 경쟁하는 Power Matters Alliance 표준을 [24]모두 지원했습니다.그러나, 몇몇 경쟁적인 무선 충전 표준들의 존재는 여전히 [24]채택의 장애물로 여겨졌습니다.

2017년 초, Qi는 리젠스와 [25]같은 다른 경쟁 표준을 대체했습니다.2017년 9월 12일, 애플은 새로운 스마트폰인 아이폰 8, 아이폰 8 플러스, 아이폰 X가 Qi 표준을 지원할 것이라고 발표했습니다.이후 아이폰 신제품마다 Qi 무선충전 [26]표준을 지원하고 있습니다.또한 애플은 여러 기기를 한번에 충전할 수 있는 기능을 추가한 AirPower라는 새로운 프로토콜로 표준을 확장할 계획을 발표하였으나 [27]2019년 3월 29일에 취소되었습니다.

Qi 표준이 인기를 끌면서 커피숍, 공항, 스포츠 경기장 [28]등에서 Qi 핫스팟이 생겨나기 시작할 것으로 예상됩니다.미국의 주요 커피 체인점인 커피빈과 티 리프는 영국 런던 히드로[30] 공항과 뉴욕시 존 F를 위해 버진 애틀랜틱뿐만 아니라 주요 대도시에 [29]유도형 충전소를 설치할 예정입니다. 케네디 국제공항입니다.[31]

버전이력

Qi[32] 버전
버전번호 방출된 최대전력 메모들
1.0 2010 5 W 전력 송신기는 단일 코일, 코일 어레이 또는 이동 코일일 수 있습니다.
1.1 2012 5 W 12가지 송신기 사양, 송신기 근처의 금속 물체 가열 방지를 위한 이물질 감지, USB를 통한 송신기 전원 추가
1.2 2015 BPP(Baseline Power Profile): 5 W

확장 전력 프로파일(EPP): 15 W

 최대 송신기 전력 15W 향상, 송신기 열 테스트 개선, 타이밍 사양 개선, 이물질 감지 감도 향상, 수신기 ID(옵션).

삼성에서 "고속 무선 충전"(2015년 8월 갤럭시 노트 5 및 S6 엣지 플러스에 처음 도입된 10W)이라고 명명한 이 제품은 Qualcomm Quick Charge 2.0 지원 15W USB 충전기(9볼트, 1.67암페어 지원)에 충전 플레이트를 연결해야 합니다.

1.2.3 2017 EPP 파워클래스 0: 5-30W 소비자가 충전기에서[33] 최대 30W까지 협상할 수 있는 Power Class 0 추가
1.3 2021 ?
  • 시스템의 다양한 측면을 설명하는 15권의 주제별 책과 함께 완전히 재구성된 사양 문서
  • Qi인증 무선충전기 인증 지원
  • 개선된 FOD(Foreign Object Detection) 기능 및 테스트(새로운 저Q 테스트 전력 수신기 포함)
  • 협상 가능한 전력 수준에 대한 제한
  • 실수, 불일치 및 모호성의 해결
  • 새로운 기능뿐만 아니라 이전 버전의 규격에서 테스트되지 않은 기능을 다루는 상당한 수의 새로운 컴플라이언스 테스트
2.0 2023 15W[34]
  • 정렬 및 장착을 위해 Apple의 MagSafe 표준을 통합합니다.충전 표시를 찾는 동안 시행착오를 통해 사용자가 코일을 수동으로 정렬할 것을 요구하기보다는 장치와 충전 코일을 자동으로 정렬하고 소형 장치(예: 전화기)를 고정용으로 충분히 안전하게 장착할 수 있도록 제공합니다.
  • 초기 표준은 최대 15W 전력을 지원하지만, 더 높은 전력 프로파일이 계획되어 있습니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b "Wireless Power Consortium". Retrieved May 20, 2022.
  2. ^ a b "An introduction to the Wireless Power Consortium standard and TI's compliant solutions" (PDF). Ti. Archived from the original on 2015-05-29.{{cite web}}: CS1 maint : bot : 원본 URL 상태 알 수 없음 (링크)
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  4. ^ "Members". Wireless Power Consortium. Archived from the original on February 9, 2020.
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  20. ^ Torque News, Qi 무선 충전 시스템, 2013년 2월 25일 제2 자동차 회사에서 자동차에 사용하기 위해 채택함
  21. ^ a b IHS Markit, 무선 충전에 대한 소비자 인식이 2015년 76%로 두 배 증가했다고 IHS는 밝혔습니다, 2015년 6월 24일 밝혔습니다.
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외부 링크