無線充電的4種實現(xiàn)方式
2019/12/15 10:46:59 點擊：
近年來，越來越多的智能手機開始配備無線充電功能，比如iPhone Xs、三星S9、小米MIX 3和華為MATE20等等，眾多小伙伴們對這個功能已經(jīng)不陌生了。本文給大家介紹四種無線充電方式。
目前無線充電方式主要有四種：電磁感應(yīng)式充電、磁場共振式充電、無線電波式充電和電場耦合式充電。各種充電方式的技術(shù)方案也不一樣。
1、電磁感應(yīng)式充電
電磁感應(yīng)無線充電常用于小功率無線充電，也可以稱之為非接觸式感應(yīng)充電，被廣泛用于無線連接感應(yīng)充電。例如充電電筒、電動剃須刀、無線連接感應(yīng)壁燈等各種無線感應(yīng)供電產(chǎn)品使用，以及最近談?wù)撦^多的電動牙刷，基本都是使用這種感應(yīng)式充電，方便做到產(chǎn)品的防水功能。充電效率在百分之八十到九十五左右，無高頻輻射，符合各國安規(guī)認證，且價格低廉。
感應(yīng)式無線充電技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其結(jié)構(gòu)簡單、體積輕巧。它將發(fā)射線圈設(shè)置在充電板內(nèi)，在其外包裹橡塑絕緣層，使感應(yīng)充電器與外部需充電設(shè)備之間不是直接的線接觸。不會存在電安全問題，使用更加安全可靠，在某些日常的設(shè)備或產(chǎn)品上使用可以輕松實現(xiàn)防水。
2、磁場共振式充電
磁場共振技術(shù)的崛起源于2008年MIT的一場實驗，研究員隔空點亮了一個60W的電燈泡，第一次讓世界認識到無線充電還能這么玩。磁場共振的優(yōu)勢在于能在更大的范圍內(nèi)實現(xiàn)有效的能量傳遞，實現(xiàn)更高的空間自由度，因此其可靠性更高，而且支持多個設(shè)備同時充電。其原理是發(fā)送端遇到共振頻率相同的接收端，由共振效應(yīng)進行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠，同時傳輸?shù)墓β瘦^大，適合遠距離大功率充電。但這種充電方式效率較低，傳輸過程中有較大的損耗、距離越遠、傳輸功率越大，損耗也就越大，更重要的是必須對使用的頻段進行保護，以免受到外界因素干擾。
磁場共振技術(shù)的崛起源于2008年MIT的一場實驗，研究員隔空點亮了一個60W的電燈泡，第一次讓世界認識到無線充電還能這么玩。磁場共振的優(yōu)勢在于能在更大的范圍內(nèi)實現(xiàn)有效的能量傳遞，實現(xiàn)更高的空間自由度，因此其可靠性更高，而且支持多個設(shè)備同時充電。其原理是發(fā)送端遇到共振頻率相同的接收端，由共振效應(yīng)進行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠，同時傳輸?shù)墓β瘦^大，適合遠距離大功率充電。但這種充電方式效率較低，傳輸過程中有較大的損耗、距離越遠、傳輸功率越大，損耗也就越大，更重要的是必須對使用的頻段進行保護，以免受到外界因素干擾。
3、無線電波式充電
無線電波式充電是一種發(fā)展較為成熟的無線充電技術(shù)，利用無線電波充電的無線充電器由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到由墻壁反射的無線電波能量，在隨負載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。這種無線充電方式較為方便，只需在墻身插頭處安裝一個發(fā)送器，在低電壓產(chǎn)品上安裝一個接收器即可。其優(yōu)點是傳輸距離中等，傳輸速度較快，但缺點是穩(wěn)定性、安全性都比較低，而且需要一定的成本投入研發(fā)。
無線電波式充電是一種發(fā)展較為成熟的無線充電技術(shù)，利用無線電波充電的無線充電器由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到由墻壁反射的無線電波能量，在隨負載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。這種無線充電方式較為方便，只需在墻身插頭處安裝一個發(fā)送器，在低電壓產(chǎn)品上安裝一個接收器即可。其優(yōu)點是傳輸距離中等，傳輸速度較快，但缺點是穩(wěn)定性、安全性都比較低，而且需要一定的成本投入研發(fā)。
4、電場耦合式充電
這種方式可以看作是磁場共振式的加強版，它需要發(fā)射和接收兩個共振系統(tǒng)，分別由感應(yīng)線圈制成。通過調(diào)整發(fā)射頻率使發(fā)射端以某一頻率振動，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，即把電能轉(zhuǎn)換成磁場，在兩個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)器中會有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過多次共振，感應(yīng)器表面就會聚集足夠的能量，這樣接收端就可以在此非輻射磁場中接收能量，從而完成了磁能到電能的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了電能的無線傳輸。
這種方式可以看作是磁場共振式的加強版，它需要發(fā)射和接收兩個共振系統(tǒng)，分別由感應(yīng)線圈制成。通過調(diào)整發(fā)射頻率使發(fā)射端以某一頻率振動，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，即把電能轉(zhuǎn)換成磁場，在兩個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)器中會有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過多次共振，感應(yīng)器表面就會聚集足夠的能量，這樣接收端就可以在此非輻射磁場中接收能量，從而完成了磁能到電能的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了電能的無線傳輸。
MIT的一個實驗室在2008年展示了一個實驗，在兩米范圍內(nèi)隔空點亮了一個60W的燈泡，他們將此項技術(shù)命名為Witricity，且該項目仍舊處在實驗室階段。當然，這種非輻射電磁場的范圍比較有限，它要求發(fā)射端與接收端在感應(yīng)線圈半徑8倍的距離之內(nèi)，不適用于長距離傳輸。
電場耦合充電適合短距離充電，轉(zhuǎn)換效率高，位置可以不固定，不過缺點是需要大體積的設(shè)備，功率也較小。
總結(jié)
目前這四種無線充電方式中，電磁感應(yīng)式無線充電的方案最為成熟，也是被商用最廣泛的。比如我們手機用到的各種無線充電器，就是利用了這種技術(shù)方案。就現(xiàn)在的技術(shù)水平來說，電磁感應(yīng)式無線充電方案是最值得采用的，它也給智能手機的充電方式提供了一個解決方案，依然是利大于弊。
目前這四種無線充電方式中，電磁感應(yīng)式無線充電的方案最為成熟，也是被商用最廣泛的。比如我們手機用到的各種無線充電器，就是利用了這種技術(shù)方案。就現(xiàn)在的技術(shù)水平來說，電磁感應(yīng)式無線充電方案是最值得采用的，它也給智能手機的充電方式提供了一個解決方案，依然是利大于弊。
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