無線充電原理分析

現(xiàn)在越來越多的移動(dòng)設(shè)備都支持無線充電了， 那么無線充電是什么？原理是什么？我們來看一下

無線充電

無線充電就是不需要像傳統(tǒng)充電器一樣經(jīng)過線纜傳輸電到設(shè)備里，只需要將設(shè)備和無線充電基座進(jìn)行接觸，就能進(jìn)行充電。因此無線充電也可以稱作感應(yīng)充電或非接觸式感應(yīng)充電。

無線充電歷史

其實(shí)無線充電技術(shù)已經(jīng)存在了100多年了，但是直到被蘋果公司運(yùn)用在iPhone8只有的機(jī)型上，這項(xiàng)技術(shù)真正進(jìn)入大眾眼中，也開始迅速普及

早在1894年，尼古拉·特斯拉（這位兄弟非常牛，特斯拉汽車公司的命名也是為了紀(jì)念他）就展示了磁共振耦合（Magnetic Resonant Coupling），就是兩個(gè)電路之間產(chǎn)生磁場來通過空氣傳輸電

直到1978年，美國發(fā)明家約翰·喬治·博格爾開始嘗試給電動(dòng)汽車進(jìn)行無線充電。在那之后又有無數(shù)嘗試和發(fā)展，我們就看幾個(gè)：

2009年1月，WiPower公司制定磁共振標(biāo)準(zhǔn)“A4WP”，支持高達(dá)50W的功率傳輸，距離可達(dá)5厘米，功率傳輸頻率為6.78 MHz。2010年7月，無線電力聯(lián)盟（WPC）制定磁感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)“Qi”。制定了5W或更小的移動(dòng)終端的標(biāo)準(zhǔn)2012年1月，IEEE發(fā)布根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（IEEE-SA）的PMA磁感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)組成電力事務(wù)聯(lián)盟（PMA）。該標(biāo)準(zhǔn)與Qi相似，主要建置一套安全，節(jié)能的感應(yīng)電源標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行智能電源管理2015年9月，A4WP與PMA無線充電組織合并成AirFuel Alliance，推動(dòng)統(tǒng)一無線充電標(biāo)準(zhǔn)

直到現(xiàn)在，無線充電的標(biāo)準(zhǔn)只剩下兩個(gè)：

Wireless Power Consortium (WPC) 的 Qi標(biāo)準(zhǔn)AirFuel Alliance (AFA) 的 AirFuel Resonant（A4WP標(biāo)準(zhǔn)）和 AirFuel Inductive（PMA標(biāo)準(zhǔn)）

無線充電原理

我們來探究一下無線充電原理。

首先需要一點(diǎn)基礎(chǔ)物理，就是【電生磁，磁生電】，簡單說就是電和磁場在一定條件下其實(shí)是能夠互相轉(zhuǎn)換的。無線充電就是基于這樣一個(gè)理論來實(shí)現(xiàn)的，就是在無線充電基座（發(fā)射器）里將交流電轉(zhuǎn)成磁場輸出，而設(shè)備（接收器）再將磁轉(zhuǎn)成交流電給設(shè)備使用。這樣一個(gè)過程就實(shí)現(xiàn)了無線充電

前面時(shí)候說到，在無線充電領(lǐng)域的主要三個(gè)組織：

擁有Qi標(biāo)準(zhǔn)的WPCPMA擁有Rezence（5cm）標(biāo)準(zhǔn)的A4WP后兩者因?yàn)橛泻献鲄f(xié)議，所以實(shí)際上就是兩個(gè)組織了，WPC和AFA。其中WPC的Qi標(biāo)準(zhǔn)是基于電感式（Induction），而PMA研究方向也是電感式，至于A4WP則是共振式（resonance）。

因此目前主流的無線充電方式有兩種：

強(qiáng)耦合電感式無線輸電（Tightly-coupled induction）：此種方式是基于法拉第電磁感應(yīng)原理，特點(diǎn)是傳輸距離短弱耦合磁共振式無線輸電（Loosely-coupled resonance）：特點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、效率高、功率大，潛在的實(shí)用價(jià)值高。相比之下共振式充電能距離更遠(yuǎn)，效率高，且能同時(shí)為多個(gè)設(shè)備充電。但是目前市面上主流的無線充電基座都是基于Qi標(biāo)準(zhǔn)的（包括給iPhone充電的）

強(qiáng)耦合的意思是，手機(jī)放到無線充電基座上一定要是正確的位置，幾乎是不能有過多的偏差，否則就不能充電；而弱耦合的意思是，你手機(jī)隨便放在無線充電基座上，根本不需要固定放到某個(gè)位置才能充電，只要隨便擺放在基座上就可以充電，這就是強(qiáng)弱耦合的差別。

至于電磁式（MCI-WPT）和磁共振式（MCR-WPT）差別是什么呢？主要區(qū)別在于一個(gè)是靠法拉第的電磁感應(yīng)傳輸電能，一個(gè)是靠共振傳輸電能

電磁式是用基座電生磁，而手機(jī)上磁生電這樣一個(gè)過程共振式會讓發(fā)射裝置和接收裝置有相同的共振頻率，當(dāng)產(chǎn)生共振就可以完成電能的傳輸。強(qiáng)磁耦合共振能使得磁場強(qiáng)度加強(qiáng)，電流幅值增大數(shù)倍，所以傳輸距離和效率都會比利用空心變壓器實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)碾姼惺礁?/span>

小知識

拿iPhone為例，官方支持7.5W輸出（外面買的很多只支持5W），但是必須有QC3.0的充電頭，否則依然是輸出5W，不過5W比不上目前的快充技術(shù)，但是比USB（2.5W）充電快很多了

你可能也好奇過如果將手放在無線充電基座和手機(jī)之間會不會被電？哈哈，我試過，結(jié)果是不會的。其實(shí)交流電通過線圈生磁場，在空氣中是以磁的形式存在的，只有到手機(jī)的線圈上磁才會再次變成電，空氣中是沒有電的

我曾經(jīng)好奇過iPhone手機(jī)同時(shí)接著充電線再放在無線充電基座上是不是能更快充電，當(dāng)時(shí)感覺應(yīng)該是沒有加快，但是并不確定，直到最近有在官方看到有說連接充電線時(shí)，是不會進(jìn)行無線充電的..

在無線充電的時(shí)候，不要將銀行卡、身份證、護(hù)照等帶有磁性的物品夾在中間，你夾你的手沒事，夾這些東西可能就會導(dǎo)致這些東西消磁（上面也有說在空氣中是存在磁場的）

總結(jié)

目前支持無線充電的產(chǎn)品非常多了，包括電動(dòng)牙刷、手機(jī)、手表、汽車等等，可以預(yù)見未來會有更多的設(shè)備支持無線充電，并且無線充電也會發(fā)展，不管最后是電磁式還是共振式，傳輸距離范圍只會越來越大，傳輸效率也會越來越高