Charge sans fil Qi – Normes et conformité

Technologie

• Qi utilise le transfert d'énergie par induction avec un transfert d'énergie optimal à une distance de 5–10 mm, atteignant un rendement système de 70–80 %.

• Le processus de charge assure l'interopérabilité grâce à des conceptions de bobines normalisées, des protocoles de communication et un alignement magnétique pour des performances transversales constantes entre appareils.

Certification et sécurité

• La certification et les essais WPC vérifient l'efficacité du transfert d'énergie, la détection d'objets étrangers (FOD) et la conformité aux protocoles dans des laboratoires accrédités.

• La conformité CEM et sanitaire comprend des évaluations des émissions et de l'immunité CEM, une analyse de l'exposition aux RF et une évaluation du DAS le cas échéant.

Perspective réglementaire

• Le déploiement mondial dépend du cadre réglementaire par région, avec des exigences de la CE (UE), de la FCC (États-Unis), d'ISED (Canada), du MIC (Japon), d'ANATEL (Brésil) et d'autres.

La section suivante décrit le principe de fonctionnement de la charge sans fil Qi et ses principaux composants système.

Fonctionnant par induction magnétique, la charge sans fil Qi agit comme un transformateur à noyau d'air : une bobine émettrice génère un champ magnétique alternatif qui induit une tension dans la bobine réceptrice. L'énergie induite est redressée et gérée par le récepteur pour charger la batterie en toute sécurité.

Un système Qi complet se compose de trois éléments clés :

• Émetteur de puissance (pad) : Bobine et structure en ferrite fonctionnant à 110–205 kHz dans la version Qi v1.x ou à 360 kHz dans la version Qi 2.

• Récepteur de puissance (appareil) : Bobine intégrée et circuit redresseur à l'intérieur du smartphone, de l'appareil portable ou de l'accessoire. Il convertit le courant alternatif induit en courant continu et gère les paramètres de charge, y compris la protection thermique et la gestion des surintensités/surtensions.

• Boucle de contrôle et de communication : La signalisation bidirectionnelle par modulation de charge permet le contrôle de la puissance, l'identification de l'appareil, les mises à jour de l'état de charge et la détection d'objets étrangers (FOD) pour éviter l'échauffement indésirable d'objets métalliques.

Qi définit quatre profils de puissance principaux qui spécifient le comportement de transfert d'énergie entre les émetteurs et les récepteurs :

• BPP (Baseline Power Profile) – jusqu'à 5 W, charge inductive standard

• EPP (Extended Power Profile) – jusqu'à 15 W, efficacité accrue pour une charge plus rapide

• MPP (Magnetic Power Profile) – jusqu'à 25 W, alignement magnétique fixe

• APP (Active Alignment Power Profile) – jusqu'à 25 W, positionnement dynamique de la bobine

Certains récepteurs prennent également en charge MCPE (Mobile Communication Protocol for Energy) ou MCPM (Multiple Coil Power Management) pour gérer les accessoires magnétiques ou les conceptions multi-bobines.

La classification des profils de puissance impacte directement les exigences d'essais réglementaires : des niveaux de puissance plus élevés (15 W et plus) nécessitent généralement une évaluation plus approfondie de l'exposition aux RF et peuvent déclencher des seuils d'évaluation supplémentaires selon la juridiction.

Évolution de Qi 2

Qi 2 a introduit l'alignement magnétique et des niveaux de puissance plus élevés tout en maintenant la rétrocompatibilité.

• Qi 2.0 (2023) : Introduction du Magnetic Power Profile (MPP) pour une efficacité de couplage améliorée.

• Qi 2.2 (2025) : Augmentation du MPP à 25 W, ajout de l'Active Alignment (APP), intégration améliorée de l'USB-C et amélioration de la détection d'objets étrangers (FOD).

Tous les profils Qi 2 restent entièrement rétrocompatibles avec les appareils Qi v1.x antérieurs, garantissant une interopérabilité transparente entre les générations.

→ Pour des configurations détaillées de Power Transmitter (PTx) et Power Receiver (PRx) définies dans Qi v2.0 – v2.2, consultez les Wireless Power Profiles de Qi.

Une session de charge Qi suit une séquence définie :

1. Détection et initialisation - Lorsqu'un appareil est placé sur le pad, l'émetteur détecte sa présence

2. Négociation de puissance - L'émetteur et le récepteur effectuent une poignée de main pour déterminer le niveau de puissance pris en charge (BPP, EPP ou MPP)

3. Livraison de puissance - L'émetteur augmente progressivement la puissance jusqu'à ce que la batterie soit chargée ou que les limites spécifiées soient atteintes

Transfert d'énergie et efficacité

• Vérifie la livraison fiable des niveaux de puissance spécifiés (5 W, 15 W, 25 W)

• Confirme les seuils d'efficacité minimum et la stabilité thermique sous charge

Interopérabilité

• Assure la compatibilité universelle entre les appareils certifiés Qi

• Les produits sont validés par rapport aux émetteurs et récepteurs de référence WPC (unités de référence)

Détection d'objets étrangers (FOD)

• Détecte les objets métalliques (par ex. pièces de monnaie, bagues) et prévient les échauffements dangereux

• Évalué avec des kits d'essais FOD WPC standardisés

Protocole de communication

• Valide la poignée de main numérique, la synchronisation et les paquets de données lors de l'initialisation et de la charge

• La communication s'effectue par modulation de charge

Fonctions de sécurité

• Confirme l'arrêt en cas de surchauffe, de surtension ou de retrait de l'appareil

• Inclut des vérifications du couplage magnétique et de la qualité de la bobine

Outre les catégories de base des essais, la certification WPC évalue les paramètres électromagnétiques déterminant les performances et la sécurité de la charge sans fil :

• Facteur de couplage (k): Quantifie l'efficacité du transfert d'énergie entre les bobines émettrice et réceptrice en fonction de l'alignement et de la distance. Un couplage plus élevé améliore l'efficacité ; l'alignement magnétique Qi2 assure un couplage plus constant que le positionnement libre.

• Densité de flux magnétique dans l'entrefer: Garantit que les champs entre les bobines restent dans les limites de sécurité pour éviter une exposition électromagnétique excessive. Les mesures vérifient la conformité aux normes internationales de sécurité EMF.

• Facteur de qualité de la bobine (Q): Représente le rapport entre l'énergie stockée et l'énergie perdue par cycle. Des valeurs Q plus élevées indiquent des pertes résistives plus faibles et une meilleure efficacité. Les essais WPC vérifient que les facteurs Q répondent aux exigences de spécification tout en maintenant une bande passante suffisante pour un fonctionnement fiable.

• Indice de modulation: Détermine la précision et la stabilité de la modulation de charge pour la communication entre l'émetteur et le récepteur. Les essais vérifient que les paramètres de modulation restent dans les tolérances dans diverses conditions de fonctionnement, assurant une négociation de puissance fiable et des fonctions de sécurité.

Ces paramètres avancés constituent la base technique de la conformité Qi et sont également pertinents dans les évaluations réglementaires des performances EMC et de sécurité. Voir : Exigences réglementaires par région.

Pour la certification Qi, les laboratoires agréés utilisent des plateformes automatisées telles que le nok9 CATSII, le seul système entièrement autorisé par le WPC. Ces systèmes comprennent des émetteurs et récepteurs normalisés, des charges électroniques et des appareils de mesure couvrant tous les cas d'essai requis.

De nombreux laboratoires proposent également un pré-dépistage EMC pour identifier rapidement d'éventuels problèmes de conformité réglementaire dès le début du processus de développement. Pour plus de détails sur les exigences d'essai EMC et EMF, voir : EMC et conformité sanitaire.

Important : La certification WPC Qi garantit l'interopérabilité et la sécurité, mais ne remplace pas les approbations réglementaires (par exemple, marquage CE, autorisation FCC), qui doivent être traitées séparément.

Nos laboratoires accrédités offrent des essais de conformité complets pour les dispositifs de transfert d'énergie sans fil par induction, de Qi v1.x à Qi 2.2, incluant la validation de l'interopérabilité, les essais EMC, l'évaluation de l'exposition RF et l'évaluation de la conformité multicountry.

→ Services d'essais de charge sans fil Qi