無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)該會(huì)肉眼可見(jiàn)的速度逐漸普及

雖然幾年前市面上就已經(jīng)出現(xiàn)了支持無(wú)線充電的手機(jī)，但真正使用的頻次并不多，小編的無(wú)線充電板買(mǎi)來(lái)新鮮，但沒(méi)用幾次也默默丟在角落吃灰。而自從去年蘋(píng)果家發(fā)布了支持無(wú)線充電的手機(jī)之后，無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)該會(huì)肉眼可見(jiàn)的速度逐漸普及，一些廠商更是看到老大哥蘋(píng)果用了無(wú)線充電之后也就瘋狂開(kāi)始跟進(jìn)。那么就趁著它家可以同時(shí)給好幾個(gè)設(shè)備充電的AirPower無(wú)線充電枕還沒(méi)正式上市，來(lái)補(bǔ)一波知識(shí)吧！

無(wú)線充電的概念起源很早，最早可以追溯至19世紀(jì)末期。由于電能的產(chǎn)生地與使用地往往存在很大的距離差異，而有線的輸配電系統(tǒng)還沒(méi)有建立起來(lái)，早期的科學(xué)家希望能夠無(wú)線地把電能傳輸?shù)绞褂玫兀谑蔷陀辛藷o(wú)線電能傳輸?shù)男枨蟆２簧倏茖W(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域做了研究，但早期對(duì)無(wú)線電能傳輸?shù)膽?yīng)用嘗試基本都失敗了。進(jìn)入新世紀(jì)之后，無(wú)線充電技術(shù)又重新被關(guān)注起來(lái)了。而近代無(wú)線充電技術(shù)的興起，有下面幾個(gè)先決條件：

1.電網(wǎng)系統(tǒng)的完善。在世界的大多數(shù)國(guó)家，電網(wǎng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)過(guò)幾十或者上百年的發(fā)展，都已經(jīng)比較完善。人們可以較為方便地從電網(wǎng)得到電能的供應(yīng)。電能已經(jīng)不再如百年前一樣稀缺?；旧嫌腥说牡胤骄陀须娔艿墓?yīng)。也就是說(shuō)跨區(qū)域的長(zhǎng)距離無(wú)線電能傳輸?shù)男枨蟠蠓秶鷥?nèi)消亡了。

2.電源技術(shù)得到了快速的發(fā)展。電力電子作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)的學(xué)科出現(xiàn)大致始于上個(gè)世紀(jì)60年代。伴隨著航空技術(shù)的發(fā)展，受到太空競(jìng)賽的刺激，航天電源的需求增加，因而電源技術(shù)也得到了發(fā)展和完善。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源理論以及半導(dǎo)體器件的制作工藝均得到了很大的發(fā)展?，F(xiàn)階段人們可以更為容易地實(shí)現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān)電源，實(shí)現(xiàn)更好的功率密度和更高的電源效率。

3.區(qū)域內(nèi)無(wú)線充電需求的提高。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，各種智能終端設(shè)備越來(lái)越普遍。在中國(guó)2014年的智能手機(jī)出貨量達(dá)到了驚人的4億部。而人們?cè)谝笾悄茉O(shè)備更快的上網(wǎng)速度，更快的運(yùn)算速度，更清晰的顯示效果的同時(shí)，各種智能設(shè)備的電能需求也在不斷的提高。受限制于電池技術(shù)，智能設(shè)備的續(xù)航時(shí)間成為困擾用戶(hù)的最大問(wèn)題。在功能機(jī)時(shí)代，常見(jiàn)手機(jī)的使用時(shí)間可以輕松達(dá)到一個(gè)星期。而進(jìn)入智能機(jī)時(shí)代，雖然電池的容量增大了3倍以上，智能手機(jī)的續(xù)航則下降到了一天左右。因此無(wú)線充電作為一種簡(jiǎn)易可行的智能設(shè)備充電方式受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

無(wú)線充電技術(shù)(wireless charging technology)，源于無(wú)線電力輸送技術(shù)。無(wú)線充電，又稱(chēng)作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場(chǎng)感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備（充電器）將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對(duì)電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無(wú)導(dǎo)電接點(diǎn)外露。目前實(shí)現(xiàn)無(wú)線電力傳輸主要有以下四種原理：

電磁感應(yīng)

給初級(jí)線圈一定頻率的交流電，通過(guò)電磁感應(yīng)在次級(jí)線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。此原理與電力系統(tǒng)中常用的變壓器原理類(lèi)似，在變壓器的原邊（初級(jí)線圈）通入交變電流，副邊（次級(jí)線圈）會(huì)由于電磁感應(yīng)原理感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，若副邊電路連通，即可出現(xiàn)感應(yīng)電流，這樣就可以實(shí)現(xiàn)電能從發(fā)射線圈到接收線圈的無(wú)線傳輸。

諧振

這種無(wú)線輸電方式與無(wú)線通信原理類(lèi)似，其發(fā)送端諧振回路的電磁波全方位開(kāi)放式彌漫于整個(gè)空間，在接收端回路諧振在該特定的頻率上，從而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。這種輸電方式在接收端輸出功率比較小時(shí)可以得到較高的傳輸效率。但其存在電磁輻射，傳輸功率越大，距離越遠(yuǎn)，效率越低，輻射就越嚴(yán)重。

磁耦合共振

這種方式可以看作是諧振式的加強(qiáng)版，需要發(fā)射和接收兩個(gè)共振系統(tǒng)，可分別由感應(yīng)線圈制成。通過(guò)調(diào)整發(fā)射頻率使發(fā)射端以某一頻率振動(dòng)，其產(chǎn)生的不是彌漫于各處的普通電磁波，而是一種非輻射磁場(chǎng)，即把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，在兩個(gè)線圈間形成一種能量通道。接收端的固有頻率與發(fā)射端頻率相同，因而發(fā)生了共振。隨著每一次共振，接收端感應(yīng)器中會(huì)有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)產(chǎn)生多次共振，感應(yīng)器表面就會(huì)集聚足夠的能量，這樣接收端在此非輻射磁場(chǎng)中接收能量，從而完成了磁能到電能的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了電能的無(wú)線傳輸。

無(wú)線電波

我們都知道電磁波可以用來(lái)傳遞信息，那么理論上，只要頻率夠高，也可以傳輸能量。這種無(wú)線充電方式或許才是最接近人們想象中無(wú)線充電的樣子，在電源處安置一個(gè)電磁波發(fā)生器，再通過(guò)發(fā)射天線將能量傳輸至接收天線，再將電磁波信號(hào)重新轉(zhuǎn)成電能供設(shè)備使用?？蛇@種電力傳輸方式也有著明顯的弱點(diǎn)，比如電磁波受干擾大、傳輸效能低、對(duì)人體有輻射等。

了解過(guò)無(wú)線充電原理，我們回到手機(jī)。目前無(wú)線充電主要有 3 種標(biāo)準(zhǔn)：Qi 標(biāo)準(zhǔn)、PMA 標(biāo)準(zhǔn)以及 A4WP 標(biāo)準(zhǔn)。

其中 Qi 是通過(guò)電磁感應(yīng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電。而PMA 和 A4MP 合并后成為新 AirFuel 聯(lián)盟，利用的是磁共振技術(shù)。另外兩種技術(shù)：無(wú)線電波技術(shù)和電場(chǎng)耦合技術(shù)，因?yàn)閼?yīng)用不多，這里暫不討論。

目前絕大多數(shù)支持無(wú)線充電的手機(jī)都是 Qi 標(biāo)準(zhǔn)，理論上只要手機(jī)支持 Qi 標(biāo)準(zhǔn)，就能夠兼容所有支持 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電板。

無(wú)線充電雖然給了我們美好的體驗(yàn)期待，但是缺點(diǎn)也十分明顯：充電速度慢、傳輸距離有限制。

目前市面上大多數(shù)無(wú)線充電器的功率在10W左右，加上到手機(jī)端充電功率的損耗（轉(zhuǎn)換效率約70%），而且隨著充電間的增加，充電器發(fā)熱功率還會(huì)降低。腦補(bǔ)一下手機(jī)充滿電要幾個(gè)小時(shí)，你我的內(nèi)心都應(yīng)該是拒絕的吧。

現(xiàn)階段 Qi 無(wú)線充電的另一大問(wèn)題就是：最大的充電距離僅有10毫米。也就是說(shuō)，充電時(shí)厚一點(diǎn)的手機(jī)殼想都不要想了。

不過(guò)相信不久的將來(lái)這些問(wèn)題都能夠被很好地解決，真正意義上實(shí)現(xiàn)高速而隨意的無(wú)線充電，讓手機(jī)不再受束縛。

資料來(lái)源：知乎用戶(hù)@微鵝-余峰、@怪獸充電