無線充電的4種實現方式
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方案也不一樣。
1、電磁感應式充電
電磁感應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充電，被廣泛用于無線連接感應充電。例如充電電筒、電動剃須刀、無線連接感應壁燈等各種無線感應供電產品使用，以及最近談論較多的電動牙刷，基本都是使用這種感應式充電，方便做到產品的防水功能。充電效率在百分之八十到九十五左右，無高頻輻射，符合各國安規認證，且價格低廉。
感應式無線充電技術與現有技術相比，其結構簡單、體積輕巧。它將發射線圈設置在充電板內，在其外包裹橡塑絕緣層，使感應充電器與外部需充電設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，在某些日常的設備或產品上使用可以輕松實現防水。
2、磁場共振式充電
磁場共振技術的崛起源于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。磁場共振的優勢在于能在更大的范圍內實現有效的能量傳遞，實現更高的空間自由度，因此其可靠性更高，而且支持多個設備同時充電。其原理是發送端遇到共振頻率相同的接收端，由共振效應進行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠，同時傳輸的功率較大，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。磁場共振的優勢在于能在更大的范圍內實現有效的能量傳遞，實現更高的空間自由度，因此其可靠性更高，而且支持多個設備同時充電。其原理是發送端遇到共振頻率相同的接收端，由共振效應進行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠，同時傳輸的功率較大，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展較為成熟的無線充電技術，利用無線電波充電的無線充電器由微波發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，在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。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送器，在低電壓產品上安裝一個接收器即可。其優點是傳輸距離中等，傳輸速度較快，但缺點是穩定性、安全性都比較低，而且需要一定的成本投入研發。
無線電波式充電是一種發展較為成熟的無線充電技術，利用無線電波充電的無線充電器由微波發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，在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。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送器，在低電壓產品上安裝一個接收器即可。其優點是傳輸距離中等，傳輸速度較快，但缺點是穩定性、安全性都比較低，而且需要一定的成本投入研發。
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，它需要發射和接收兩個共振系統，分別由感應線圈制成。通過調整發射頻率使發射端以某一頻率振動，其產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射端頻率相同，因而發生了共振。隨著每一次共振，接收端感應器中會有更多的電壓產生。經過多次共振，感應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換，實現了電能的無線傳輸。
這種方式可以看作是磁場共振式的加強版，它需要發射和接收兩個共振系統，分別由感應線圈制成。通過調整發射頻率使發射端以某一頻率振動，其產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射端頻率相同，因而發生了共振。隨著每一次共振，接收端感應器中會有更多的電壓產生。經過多次共振，感應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換，實現了電能的無線傳輸。
MIT的一個實驗室在2008年展示了一個實驗，在兩米范圍內隔空點亮了一個60W的燈泡，他們將此項技術命名為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，它要求發射端與接收端在感應線圈半徑8倍的距離之內，不適用于長距離傳輸。
電場耦合充電適合短距離充電，轉換效率高，位置可以不固定，不過缺點是需要大體積的設備，功率也較小。
總結
目前這四種無線充電方式中，電磁感應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方案。就現在的技術水平來說，電磁感應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方案。就現在的技術水平來說，電磁感應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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