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無線充電技術解密

時間:2024-11-02 07:12:44

文|技術宅

說到手機充電,可能很多朋友都認為接上“數據線+充電頭”充電是天經地義的事情,可是随着科技的發展,無線充電已經逐漸成為另一種主流的充電方式。作為智能手機巨頭之一,三星更是宣布S6系列全部支持無線充電功能。

無線充電是個什麼鬼

現在越來越多的智能設備已經在逐漸普及“無線”技術,無論是網絡連接(Wi-Fi無線連接)、鼠标/鍵盤操作(2.4G無線連接),還是數據傳輸(藍牙傳送)都在使用無線連接方式。正是在這種“無線”發展的趨勢下,無線充電也逐漸發展起來。

無線充電是一種不借助電線,利用磁場為設備充電的技術,它利用磁共振在充電器與設備之間的空氣中傳輸電荷,從而實現電能高效無線傳輸的技術。不過無線充電并非一項全新充電技術,早在1890年,物理學家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉就已經在進行無線輸電試驗。但是在手機上真正實現無線充電的是美國老牌智能手機Palm公司,它最早将無線充電應用在手機上。早在2009年,Palm就推出了Touchstone無線充電器,Palm手機通過配置特制的感應充電後蓋就可以實現無線充電了。

最早的無線充電方式都是使用線圈感應技術,由于感應技術的限制,充電器和設備隻能在很近的距離,并且擺放位置極為苛刻才能完成充電。随着無線充電技術的發展,現在無線充電技術已經日趨成熟,比如高通的WiPower技術(兼容Rezence标準),它不再使用傳統的線圈感應技術,而是使用更為先進的共振技術,這樣充電時不必擔心絕緣的金屬材質幹擾(傳統無線充電為感應線圈設計,這需要手機背部材質不能為金屬),而且WiPower技術在充電速度、充電位置等方面也有更好的标準。

不過WiPower充電技術仍然受到傳輸距離的限制,充電設備隻能和充電器距離很近。為了提高無線傳輸距離,一些公司在研發更新的無線充電技術,比如Energous公司的WattUp技術,它采用了新型的遠距離射頻信号技術,目前已經可以實現4米的隔空無線充電,這樣你的手機放在房間的各個角落幾乎都可以實現無線充電。

手機無線充電鼻祖——Touchstone無線充電器

支持高通WiPower技術的無線充電器隔空傳電力——無線充電背後的秘密

上面我們介紹了無線充電的曆史及發展現狀,那麼無線充電是怎麼實現電力的無線傳輸和接收?

無線充電的核心其實就是電磁感應,即變化的磁場會産生電場。如果你的初中物理知識沒有還給物理老師,其中的“法拉第電磁感應定律”就是現在手機無線充電的基本原理。具體到實際的手機無線充電器,一個無線充電系統主要由無線發射系統和接收器組成。這裡以三星S6Edge的無線充電器為例。

無線發射系統在充電器内部,它的主要部件是一個線圈,作用是充電器在插入電源插座後産生磁場。這樣通過家中的電能,S6Edge的無線充電器可以使線圈中的電流不斷振蕩,從而産生振蕩的磁場。

接收器則内置在三星S6的手機内部,通過拆解手機後可以看到,在手機背部攝像頭周圍部分有一圈黃色閉合線圈。這個線圈的作用就是接收充電器發出的震蕩的磁場,從而使得内置于手機中的閉合線圈産生電流,這樣産生的電流就可以用于為手機電池充電。

因此手機無線充電流程實際上主要就是兩個線圈産生的磁場相互作用,充電器作為發射端,通過連接電源生成振蕩的磁場,手機内部線圈作為接收端,在接收磁場後産生電流,與底座接觸後由磁生電,再經由兩個正負極觸點給機身裡的電池實現充電。其他無線充電器原理與之類似。

無線充電讓智能生活更惬意

通過上面的描述我們知道,無線充電不再使用有線的方式進行電力的傳輸,這樣我們不僅可以擺脫線纜的束縛,而且可以以更自由、惬意的方式對移動設備進行充電,極大地方便我們日常的使用。

首先它可以讓我們的充電方式更自在。傳統有線傳輸要求我們的手機充電時必須連接到固定的插座上,這樣充電位置受限制,在一些需要邊移動邊使用設備的場景下更是不自在。無線充電方式的出現則徹底解決了這些問題,想一想如果要用手機看視頻,現在隻要坐在客廳沙發上即可邊看邊充電是不是更自在了?

其次無線充電可以讓我們不再為充電器型号發愁,iPhone、安卓使用的是不同插口的充電線,傳統充電方式是分别為不同的設備準備不同的充電器。設備型号多了以後,多種型号充電器會讓很多人發狂。未來使用統一标準的無線充電器則可以智能識别各種設備,比如采用Qi标準的充電器和設備,如三星的GalaxyS7、S7Edge等。以後使用這些手機的時候,直接将它放在任何一款支持Qi标準的充電器上就能開始無線充電。

不過作為一項新興的技術,無線充電并非完美無瑕,在目前的實際應用中仍然有很多不足。如支持Qi标準的無線充電,手機在無線充電的時候對手機擺放位置要求高,因為磁場位置合适才能夠正常充電,而且充電效率不高。用戶實際的充電體驗并不好,這也是很多旗艦機型目前仍然沒有配備無線充電的原因。

無線充電技術在實際推廣中,标準多樣則是技術推廣的一隻攔路虎,目前主要有Qi、A4WP和PowerMattersAlliance标準,各大陣營都是巨頭雲集互不相讓。沒有統一的解決方案,這給生産者和消費者都帶來不便,自然影響到無線充電技術的推廣和普及。此外無線充電技術電量損失過快、轉換效率低、傳輸距離短等先天性缺陷,目前技術仍然無法進行解決。這些都是導緻無線充電技術一直沒有成為如今主流充電方式的原因。


   

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