無線充電技術(shù)介紹

無線充電技術(shù)（Wirelesschargingtechnology；Wirelesschargetechnology），源于無線電力輸送技術(shù)。無線充電，又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場感應(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導(dǎo)電接點(diǎn)外露。

隨著科技的日新月異，各大電子廠商莫不絞盡腦汁，推出各項(xiàng)前瞻技術(shù)，期待能吸引消費(fèi)者的目光并帶給人類更便利的生活，無線充電技術(shù)及產(chǎn)品便是在這樣的潮流下應(yīng)運(yùn)而生。

主要特征：

無線充電技術(shù)已成為品牌廠創(chuàng)造產(chǎn)品差異的重要利器，特別是無線充電聯(lián)盟（WpC）所制定的Qi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，更已廣為業(yè)界采用。目前，WpC正積極研擬新版規(guī)格，將增加金屬異物偵測功能，并提高充電功率，以進(jìn)一步鞏固市場主流地位。

無觸點(diǎn)電力傳輸?shù)姆椒ǎ瑥囊粋€(gè)基站移動設(shè)備，它是基于近場磁感應(yīng)線圈之間。轉(zhuǎn)移的功率，大約5W采用適當(dāng)?shù)亩尉恚ǖ湫偷耐獠看蠹s40毫米）的尺寸。操作頻率范圍：110-205HZ之間。支持兩種方法在移動設(shè)備上放置在基站的表面。幫助用戶指引正確位置的移動設(shè)備在表面形成一層。通過基站，提供一個(gè)或幾個(gè)固定位置的表面。任意位置可以免費(fèi)定位的移動設(shè)備上表面形成一層可提供電力基站位置，通過任何表面。一個(gè)簡單的通信協(xié)議使移動設(shè)備能夠充分的控制能力轉(zhuǎn)讓。可觀的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的靈活性為整合成一個(gè)移動的裝置。非常低的備用電源（執(zhí)行），可依賴安裝。

電磁感應(yīng)式充電初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。目前最為常見的充電墊解決方案就采用了電磁感應(yīng)，事實(shí)上，電磁感應(yīng)解決方案在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上并無太多神秘感，中國本土的比亞迪公司，早在2005年12月申請的非接觸感應(yīng)式充電器專利，就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)。磁場共振充電由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說在一個(gè)特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量，是目前正在研究的一種技術(shù)，由麻省理工學(xué)院（MIT）物理教授MarinSoljacic帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)點(diǎn)亮了兩米外的一盞60瓦燈泡，并將其取名為WiTricity。該實(shí)驗(yàn)中使用的線圈直徑達(dá)到50cm，還無法實(shí)現(xiàn)商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降無線電波式充電這是發(fā)展較為成熟的技術(shù)，類似于早期使用的礦石收音機(jī)，主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。此種方式只需一個(gè)安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的蚊型接收器。

無線充電異物檢測標(biāo)準(zhǔn)

WpC采用之電磁感應(yīng)理論來自于法拉第電磁理論，一線圈通電后會產(chǎn)生磁通量，進(jìn)而感應(yīng)周遭線圈產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)70%以上。

電磁能轉(zhuǎn)換

利用電力轉(zhuǎn)為磁力，再經(jīng)過磁力轉(zhuǎn)為電力的方式，就是電磁能量的轉(zhuǎn)換。無線充電的技術(shù)就是透過這樣的原理，達(dá)到傳輸電力的目的。日常生活中常用到的充電器，也是利用這樣的原理，差異在于充電器內(nèi)的導(dǎo)磁材料使用的是鐵芯，以其來傳導(dǎo)能量；而無線充電的技術(shù)，則是只有透過氣隙來傳導(dǎo)磁通，達(dá)到磁能傳輸?shù)哪康摹?/p>

能量曲線及操作頻率

以WpC所定義的規(guī)范，是將操作頻率定義在110k~205kHz這段區(qū)間，并且定義其串聯(lián)諧振頻率為100kHz，由功率對頻率的曲線來看，工作點(diǎn)愈接近100kHz，接收端獲得的能量愈高，愈遠(yuǎn)離100kHz，接收端獲得的能量愈低，如此可以調(diào)節(jié)不同的能量需求。另外一種調(diào)節(jié)的方式，是使用固定140kHz的方式，調(diào)整頻率的工作周期，也可以調(diào)節(jié)能量，愈低的工作周期，所獲得的能量愈低，愈高的工作周期，所獲得的能量愈高。

傳輸?shù)木嚯x

電磁場可以傳輸?shù)木嚯x，隨著其操作頻率愈高，距離可以愈遠(yuǎn)。以WpC標(biāo)準(zhǔn)而言，此操作頻率是屬于低頻的操作帶，因此其發(fā)射線圈及接收線圈的距離不長。WpC標(biāo)準(zhǔn)定義可以正常操作的距離，是在5毫米（mm）以內(nèi)。距離愈遠(yuǎn)，整體的轉(zhuǎn)換效率會愈差。

訊號傳遞

除了能量需要傳遞之外，封包訊息是主要的重點(diǎn)之一。接收端會將所需要的能量訊息傳遞回發(fā)射端。發(fā)射端須要將收到的能量解碼后，依接收端所需要的能量調(diào)節(jié)。此訊號的傳遞，是透過電磁場中，原本就有的操作頻率（110k？205kHz）當(dāng)作載波頻率，將封包訊息載于能量傳遞的電磁場中，其訊號是由一連串的碼構(gòu)成；訊號的頻率約為2k？4kHz，與載波的頻率約是五十倍的關(guān)系，如此便可以利用傳輸能量的同時(shí)，也將訊息回傳，不須要再利用其他元件來轉(zhuǎn)訊息。但使用2k？4kHz這個(gè)訊號的頻率有個(gè)尷尬的缺點(diǎn)--這是屬于人耳可以聽到的頻帶，因此在系統(tǒng)工作時(shí)，很靠近地聽，會有很細(xì)微的聲音存在。因?yàn)閃pC已經(jīng)是如此定義，所以這個(gè)聲音目前是無法避免的，只能盡量使它小聲一點(diǎn)。

效率與充電時(shí)間

WpC所定義的效率，是由進(jìn)到發(fā)射端的直流電源的功率輸入設(shè)為分母，接收端的輸出功率設(shè)為分子，所除出來的百分比數(shù)字，這是指能量轉(zhuǎn)換的效率。目前的效率主要是受限于線圈及電容的匹配，次要的則是電子元件的選擇。目前的效率約落在70%。以輸出3瓦（W）的能量來計(jì)算，在發(fā)射端需要的輸入功率，則是4.3瓦。其中的1.3瓦是轉(zhuǎn)化為其他能量，主要生成的是熱能。一般使用者比較可能注意到的則是充電時(shí)間，每個(gè)電池的電量，會以安培小時(shí)（Ah）來表示。比如說2，000毫安時(shí)（mAh），指的是2安培可以放電1小時(shí)；或是2安培充電需要充1小時(shí)（理論值）。愈大的電流充電，電池被充飽的時(shí)間就會愈短。目前因?yàn)槭芟抻诖蟛糠值慕邮斩?，只能輸?00毫安左右，所以充電時(shí)間會被拉長。

符合FOD/中功率應(yīng)用需求WpC加速標(biāo)準(zhǔn)制定工作

WpC在2013年初剛剛做了一個(gè)動作，就是將Qi的版本，由1.0轉(zhuǎn)為1.1。其中一個(gè)重大的變更，在于增加異物偵測（ForeignerObjectDetect，F(xiàn)OD）功能。

事實(shí)上，正常情況下，有金屬異物放在發(fā)射端，是不會發(fā)生發(fā)熱的情況；會發(fā)熱的情況是在于，有金屬異物放在發(fā)射端，而接收端疊上來之時(shí)。因?yàn)殡姶艌鰰诮饘俚漠愇锷袭a(chǎn)生渦電流，因而加熱此金屬的異物，導(dǎo)致外殼熔毀而發(fā)生危險(xiǎn)。因此WpC定義了1.1的版本，將金屬的異物溫度限制在60℃以下，亦即發(fā)射系統(tǒng)必須設(shè)法讓異物的溫度不能超過60℃。

根據(jù)國際市調(diào)機(jī)構(gòu)預(yù)估，無線充電技術(shù)未來4年產(chǎn)值年復(fù)合成長率高達(dá)73%，國際品牌手機(jī)大廠，以及電信商對于無線充電技術(shù)的支持態(tài)度是影響市場推廣速度的關(guān)鍵之一；而認(rèn)證規(guī)格及安規(guī)則是產(chǎn)業(yè)界亟須克服的障礙。WpC針對中、高功率的產(chǎn)品相容性規(guī)范即將發(fā)布，屆時(shí)應(yīng)用版圖將由智慧型手機(jī)，延伸至平板與筆記型電腦市場等更高充電瓦數(shù)的行動裝置，預(yù)期未來幾年無線充電衍生的相關(guān)應(yīng)用及設(shè)計(jì)將會遍地開花，為人類生活開啟科技便利的新頁。

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