磁感應(yīng)或磁共振，哪個(gè)更適合于無(wú)線充電？

　　摘要：磁感應(yīng)與磁共振是目前最主要的兩種無(wú)線充電技術(shù)，本文分析各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　無(wú)線電源技術(shù)領(lǐng)域近期的活動(dòng)引起了一些思考，采用什么樣的解決方案才是理想的?對(duì)于消費(fèi)類市場(chǎng)，磁感應(yīng)(Magnetic Induction，簡(jiǎn)稱 MI)或磁共振(Magnetic Resonant，簡(jiǎn)稱 MR)都是備選方案。無(wú)論消費(fèi)市場(chǎng)朝哪個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)已知的事實(shí)是，無(wú)線充電必將得到采用。未來(lái)兩三年內(nèi)我們將會(huì)看到，在手機(jī)提供商的主要推動(dòng)下，無(wú)線充電將開(kāi)始向手機(jī)生態(tài)系統(tǒng)市場(chǎng)滲透。擁有強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算領(lǐng)域?qū)⒕o隨其后，使無(wú)線充電技術(shù)的采用進(jìn)入下一個(gè)增長(zhǎng)階段。之后，無(wú)線電源技術(shù)很有可能擴(kuò)展到支持手機(jī)和計(jì)算解決方案的基礎(chǔ)設(shè)施中。未來(lái)的架構(gòu)和解決方案中怎樣運(yùn)用無(wú)線電源技術(shù)，上述應(yīng)用將僅僅是一個(gè)開(kāi)端。

　　關(guān)于無(wú)線電源技術(shù)的采用率及其潛在的總體有效市場(chǎng)(Total Available Market，簡(jiǎn)稱TAM)，已經(jīng)有很多調(diào)查報(bào)告和市場(chǎng)研究了。提供準(zhǔn)確的市場(chǎng)信息是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)椴捎寐屎图夹g(shù)選擇是這些預(yù)測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)。就磁感應(yīng)技術(shù)而言，主要有兩個(gè)流行標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium，簡(jiǎn)稱 WPC)和電源事務(wù)聯(lián)盟(Power Matters Alliance，簡(jiǎn)稱PMA)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都相當(dāng)成熟，很多產(chǎn)品已經(jīng)用在消費(fèi)市場(chǎng)了。無(wú)線電源聯(lián)盟(Alliance for Wireless Power，簡(jiǎn)稱 A4WP)是第一個(gè)基于磁共振技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該提到的一點(diǎn)是，英特爾的無(wú)線充電技術(shù)(Wireless Charging Technology)也是基于磁共振技術(shù)的，其定位是超級(jí)本及其自身生態(tài)系統(tǒng)。Power by Proxy、Witricity等其他技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)和軍工行業(yè)中得到應(yīng)用，現(xiàn)在也在向消費(fèi)市場(chǎng)滲透。所有這些標(biāo)準(zhǔn)和解決方案都引起了一些疑問(wèn)，例如，無(wú)線電源技術(shù)將向哪個(gè)方向發(fā)展?采用哪些解決方案是理想的?在我們能回答這些問(wèn)題之前，很重要的一點(diǎn)是，要了解磁感應(yīng)和磁共振技術(shù)的根本差別。基于這種了解以及應(yīng)用/系統(tǒng)的要求，才能為給定應(yīng)用選擇合適的解決方案?！　?/p>

 

　　移動(dòng)設(shè)備

　　在消費(fèi)市場(chǎng)中，移動(dòng)設(shè)備正在率先采用無(wú)線電源解決方案。隨著 LTE 技術(shù)的采用、通信速度的提高和帶寬的增大，至少在未來(lái)幾年內(nèi)，使得移動(dòng)設(shè)備不會(huì)受到任何限制。便利性是促使移動(dòng)設(shè)備在消費(fèi)市場(chǎng)普及的關(guān)鍵因素之一。手機(jī)、平板電腦、媒體播放器、移動(dòng)電視等不同的移動(dòng)設(shè)備需要不同接口連接器的各種適配器。為了給移動(dòng)設(shè)備充電，人們卻需要攜帶很多不同的連接器和適配器。擁有強(qiáng)大的支持性基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)的通用無(wú)線適配器，可以解決這些需求。在汽車(chē)、咖啡店、圖書(shū)館、餐館、火車(chē)、飛機(jī)、辦公室和會(huì)議室中提供無(wú)線充電，將滿足人們所需的便利性。

　　每?jī)扇?，移?dòng)設(shè)備都會(huì)升級(jí)，以改善外觀，提升性能和功能。這種升級(jí)迫使功率需求、連接器和接口改變，因此通常需要新的適配器。這種改變和升級(jí)迫使現(xiàn)有適配器遭到淘汰或丟棄，造成浪費(fèi)。消除各種不同的適配器和連接方式，改用標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電，將有助于減少電子產(chǎn)品浪費(fèi)，并提升移動(dòng)設(shè)備的環(huán)保品質(zhì)。

　　另一個(gè)重要因素是移動(dòng)設(shè)備的技術(shù)升級(jí)，采用 1080P、3D 等顯示技術(shù)就是一個(gè)很好的例子。移動(dòng)設(shè)備會(huì)越來(lái)越多地采用高分辨率顯示技術(shù)以提升所需性能，這類技術(shù)由具備多核 CPU 的高性能圖形控制器所支持。越來(lái)越多的移動(dòng)設(shè)備將會(huì)增加各種功能，例如集成3D GPS 解決方案、高性能視頻和音頻技術(shù)、NFC 技術(shù)、便攜式電視、高性能游戲等。這些功能和需求大部分會(huì)要求設(shè)備的電池提供更大的功率。

　　移動(dòng)設(shè)備的能源一般是 Li+/聚合物電池組，從幾年前開(kāi)始，這類電池組的能量密度就飽和了。為了增大電池容量、延長(zhǎng)電池壽命，在Li+ 的電池組領(lǐng)域，技術(shù)提高和轉(zhuǎn)移開(kāi)始向各種金屬化方向發(fā)展，但是這些都無(wú)法跟上對(duì)電池組越來(lái)越高的功率需求。電池組的物理尺寸也必須很小，以滿足移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用要求。但是單位體積的電池容量已經(jīng)達(dá)到它的極限，解決方法或者是需要更大的電池容量，或者是更頻繁地充電。在移動(dòng)設(shè)備變得越來(lái)越小的同時(shí)，使用容量更大的電池會(huì)影響設(shè)備的尺寸和總體方案的成本。還應(yīng)該提到的一點(diǎn)是，容量更大的電池需要更快速地充電，在保持電池生命周期和所需壽命的情況下，這可能導(dǎo)致電池發(fā)生化學(xué)方面的變化。對(duì)于這種情況，顯而易見(jiàn)的解決方法似乎是更頻繁地充電。

　　我們周?chē)魏问褂秒娏Φ牡胤蕉加胁捎脽o(wú)線電源技術(shù)的潛在可能。對(duì)于給定應(yīng)用而言，磁感應(yīng)或磁共振，哪一種更好?為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們需要回顧一下這兩種技術(shù)各自的基本原理。

　　磁路

　　磁感應(yīng)和磁共振這兩種技術(shù)的架構(gòu)有很多相似之處。例如，二者都將磁場(chǎng)用作傳送功率的橋梁。

　　在這兩種技術(shù)中，電流被引入進(jìn)一個(gè)諧振電路，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)傳送功率。磁路的規(guī)格對(duì)電磁場(chǎng)的形成有很大影響。利用電磁屏蔽和/或磁心的物理形狀，可以抑制和/或引導(dǎo)磁通量。通過(guò)提高電磁屏蔽層的磁導(dǎo)率，可以改善通量密度和通量抑制。成本和厚度是選擇合適的電磁屏蔽材料時(shí)考慮的關(guān)鍵因素。在電磁場(chǎng)場(chǎng)中接收和發(fā)送線圈的對(duì)準(zhǔn)度以及二者之間的距離決定功率傳輸?shù)男?接收和發(fā)送線圈分離越遠(yuǎn)，功率傳送效率就越低。還有其他一些因素對(duì)能量傳送效率有很大影響，包括諧振頻率、發(fā)送與接收線圈尺寸之比、耦合因數(shù)、線圈阻抗、趨膚效應(yīng)、AC 和 DC 組件以及線圈寄生參數(shù)。

　　隨著x、y 和 z 分離度以及發(fā)送和接收線圈之間比例角的增大，損耗和效率將受到極大的影響?！　?/p>