無(wú)線(xiàn)充電有哪些技術(shù)方案？

近年來(lái)，越來(lái)越多的智能手機(jī)開(kāi)始配備無(wú)線(xiàn)充電功能，比如iPhone Xs、三星S9、小米MIX 3、華為MATE20等等，眾多小伙伴們對(duì)這個(gè)功能已經(jīng)不陌生了。目前無(wú)線(xiàn)充電方式主要有四種：電磁感應(yīng)式充電、磁場(chǎng)共振式充電、無(wú)線(xiàn)電波式充電、電場(chǎng)耦合式。各種充電方式的技術(shù)方案也不一樣。

電磁感應(yīng)式充電

電磁感應(yīng)無(wú)線(xiàn)充電常用于小功率無(wú)線(xiàn)充電，也可以稱(chēng)之為非接觸式感應(yīng)充電，被廣泛用于無(wú)線(xiàn)連接感應(yīng)充電。例如充電電筒、電動(dòng)剃須刀、無(wú)線(xiàn)連接感應(yīng)壁燈等各種無(wú)線(xiàn)感應(yīng)供電產(chǎn)品使用，以及最近談?wù)撦^多的電動(dòng)牙刷也基本都是使用的這種感應(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(wú)高頻輻射，符合各國(guó)安規(guī)認(rèn)證，且價(jià)格低廉。

感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積輕巧，將發(fā)射線(xiàn)圈設(shè)置在充電插頭內(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(xiàn)接觸，不會(huì)存在電安全問(wèn)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(shí)現(xiàn)防水。

磁場(chǎng)共振式充電

磁場(chǎng)共振技術(shù)的崛起源于2008年MIT的一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，研究員隔空點(diǎn)亮了一個(gè)60W的電燈泡，第一次讓世界認(rèn)識(shí)到無(wú)線(xiàn)充電還能這么玩。磁場(chǎng)共振的優(yōu)勢(shì)在于能在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的能量傳遞，實(shí)現(xiàn)更高的空間自由度。因此其可靠性更高，而且支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電。發(fā)送端遇到共振頻率相同的接收端，由共振效應(yīng)進(jìn)行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠(yuǎn)，同時(shí)傳輸?shù)墓β瘦^大適合遠(yuǎn)距離大功率充電。但這種充電方式效率較低，傳輸過(guò)程中有較大的損耗，距離越遠(yuǎn)，傳輸功率越大，損耗也就越大。更重要的是必須對(duì)使用的頻段進(jìn)行保護(hù)免受外界因素干擾。

無(wú)線(xiàn)電波式充電

無(wú)線(xiàn)電波式充電是一種發(fā)展較為成熟的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，利用無(wú)線(xiàn)電波充電的無(wú)線(xiàn)充電器由微波發(fā)射裝置和微波接受裝置組成，可以捕捉到由墻壁彈回的無(wú)線(xiàn)電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。這種無(wú)線(xiàn)充電方式較為方便，只需在墻身插頭處安裝一個(gè)發(fā)送器，在低電壓產(chǎn)品上安裝一個(gè)接收器即可。

其優(yōu)點(diǎn)是傳輸間隔中等傳輸速度較快，但缺點(diǎn)是安穩(wěn)性、安全性都比較低，而且需要一定的成本投入研發(fā)。

電場(chǎng)耦合充電

這種方式可以看作是諧振式的加強(qiáng)版，它需要發(fā)射和接收兩個(gè)共振系統(tǒng)，可分別由感應(yīng)線(xiàn)圈制成。通過(guò)調(diào)整發(fā)射頻率使發(fā)射端以某一頻率振動(dòng)，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(chǎng)，即把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，在兩個(gè)線(xiàn)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(huì)有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)產(chǎn)生多次共振，感應(yīng)器表面就會(huì)集聚足夠的能量，這樣接收端在此非輻射磁場(chǎng)中接收能量，從而完成了磁能到電能的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了電能的無(wú)線(xiàn)傳輸。

MIT的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室在2008年展示了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在兩米范圍內(nèi)隔空點(diǎn)亮了一個(gè)60W的燈泡，他們將此項(xiàng)技術(shù)命名為Witricity，且該項(xiàng)目仍舊處在實(shí)驗(yàn)室階段。當(dāng)然，這種非輻射電磁場(chǎng)的范圍比較有限，不適用于長(zhǎng)距離，要求發(fā)射端與接收端在感應(yīng)線(xiàn)圈半徑的8倍的距離之內(nèi)。

電場(chǎng)耦合充電適合短距離充電，轉(zhuǎn)換效率也高，位置可以不固定，不過(guò)缺點(diǎn)是需要大體積的設(shè)備、功率也較小。

總結(jié)

目前這四種無(wú)線(xiàn)充電方式中，電磁感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)充電的方案最為成熟，也是被商用最廣泛的，比如我們手機(jī)需要用得到的各種無(wú)線(xiàn)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(lái)說(shuō)，電磁感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)充電方案是最值得采用的，它也給智能手機(jī)的充電方式提供了一個(gè)解決方案，依然是利大于弊。