全民科普:無線充電原理是怎麼樣的?

2021-02-13 魔鬼經濟學

無線充電原理上的三種常見方式對比如下,從圖中可以看出,電磁感應式是目前轉換效率最高及體積最小的,最適合用於便攜設備中。

無線充電技術兩大聯盟

儘管無線充電技術,從原理上來說比較簡單,具有初級物理知識便能夠理解,但是具體到產品應用層面來說,需要解決的技術問題還是比較多。目前市場上無線充電技術有兩大聯盟:一個是WPC,而另一個是A4WP

為了推廣無線充電技術的發展,2008年12月17日,飛利浦電子、德州儀器、國家半導體等幾大公司攜手組建無線充電聯盟WPC,共同制定無線充電標準Qi,以提高不同產品的兼容性。Qi 採用了目前最為主流的電磁感應技術。2010年8月31日,無線充電聯盟在北京宣布正式將Qi無線充電國際標準引入中國。目前該聯盟已有109家企業參與。在WPC聯盟會員中,手機行業率先加入,包括三星、華為、諾基亞、黑莓等。

WPC主要會員之一的德州儀器(TI),推出業界首款無線電源傳輸控制晶片套片。該套片包含一片bq500110單通道發射控制晶片,一片bq51013單通道接收控制晶片。TI的無線充電方案,發射端有19V供電和5V供電兩種。目前市面上出售的無線充電套件,基本都是非5V供電的,比如12V、19V,使用的方便性會受影響,需要一個專用的電源給他供電,手機配送的適配器、電腦USB口無法給它供電。TI是最早量產無線充電方案公司。

TI的無線充電開發板

而在今年五月初,作為磁共振技術支持者的高通公司,聯手三星、 Powermat成立了無線充電聯盟A4WP,主推磁共振技術。A4WP的無線充電技術不僅支持自由擺放,還支持同時給多個設備充電。

IDT公司 (Integrated Device Technology, Inc.)開發基於共振技術的集成發送器和接收器晶片組,用於英特爾的無線充電技術。

便利性是促使消費移動解決方案最先採用無線技術的關鍵因素之一。手機、平板電腦、媒體播放器、移動電視等不同的行動裝置需要不同接口連接器的各種適配器,這意味著為了給行動裝置充電,人們需要攜帶很多不同的連接器和適配器。擁有強大的支持性基礎設施和生態系統的通用無線適配器,可以解決這些需求。在汽車、咖啡店、圖書館、餐館、火車、飛機、辦公室中提供無線充電,將滿足人們所需的便利性。

  IDT的無線充電方案

儘管在手機、筆記本電腦、小家電等領域可以使用無線充電技術,但是市場份額最大的還是手機領域。無線充電技術動向綜上所述,可以概括為幾點:  

第一:簡單的原理   

高中物理學的電磁耦合原理,產業界也很熟悉,從RFID延伸出來的技術,也很容易接受。接收端就一片或者兩片晶片(最終會單片方案),一端接充電線圈,一端接電池。很多公司開始推出系列晶片,會加快無線充電知識的傳播和普及。   

第二:麻煩的工藝

手機中多餘的空間,尤其是智慧型手機,是很難騰出來放置一個大的充電線圈的。

這個直徑在40mm的圓形線圈,下面還要加一片厚度在0.8-2mm無機磁性材料(即使用微航有機磁性材料也要   0.2mm厚度)手機厚度要增加,這個組件若放置在手機電路板上,也佔據空間,擠兌其他元件。   所以,所有做手機結構設計的工程師都頭痛,這制約了或者說阻礙了無線充電產品的發展。成為攔路虎。   

有些公司推出0.53mm厚度的無線充電接收線圈(天線),有希望推動無線充電技術在手機中普及:  

希望無線衝電能儘快的產業化,能給大家生活帶來便! 

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