無線充電技術(shù)應(yīng)用攻略（一）：用原理制作實物

我們都知道，無線能源似乎是一個聽起來很棒的新奇概念，但是我們很難想象會很快將它實現(xiàn)商業(yè)化。

　　無線充電是什么？

　　無線充電是指利用電磁波感應(yīng)原理進(jìn)行充電的設(shè)備，原理類似于變壓器。在發(fā)送和接收端各有一個線圈，發(fā)送端線圈連接有線電源產(chǎn)生電磁信號，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流給電池充電。

　　無線充電技術(shù)，源于無線電力輸送技術(shù)，利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振，實現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。

　　據(jù)engadget報道，美國賓州的一家公司，目前靠著這個 Powercast 技術(shù)，已經(jīng)和超過百家的主要電子產(chǎn)品公司，簽下內(nèi)容尚未公開的合作案，包括一些耗電量 “相對較低” 的電子產(chǎn)品，諸如手機(jī)、MP3 隨身聽，還有汽車零件、溫度感應(yīng)器、助聽器，甚至是醫(yī)療儀器等的制造業(yè)者。

　　基本上整個系統(tǒng)包含了兩件東西，一個是插在插座上的發(fā)信器，另一個電子產(chǎn)品上，跟硬幣大小差不多的接收器（技術(shù)核心），只要在一定的范圍內(nèi)（目前是在 90 厘米的距離內(nèi)），電源能夠瞬間自發(fā)信器傳到對應(yīng)的接受器。

　　該項技術(shù)之所以會得到這么多家廠商的青睞，原因是在他獨特的無線電波接收裝置，能夠根據(jù)不同的負(fù)載、電場強(qiáng)度來作調(diào)整，同時還能維持穩(wěn)定的直流電壓，這也表示在空中亂噴的電磁波功率，能夠被減到最低。（據(jù)說這種設(shè)備已經(jīng)獲得了 FCC 的認(rèn)可）

　　最神奇的是，這接收器的制造成本，竟然只要 5 塊錢美金；目前預(yù)計將在 2008 年底，也許會更快，就會出現(xiàn)在部份的電子產(chǎn)品上頭了。另外各位常常在外奔波的筆電使用者，也不用心急，等到各位的筆電/UMPC 耗電量降到了個位數(shù)（目前的極限），你將來在外頭上網(wǎng)，應(yīng)該是不需要帶充電器了，不過以后網(wǎng)絡(luò)費(fèi)可能要跟電費(fèi)綁在一起了。


　　二、無線充電系統(tǒng)設(shè)計原理與實物制作

　　到了2011年初，無線充電技術(shù)經(jīng)過數(shù)年的推廣與演進(jìn)后開始受到各界矚目。無線充電是指具有電池的裝置透過無線感應(yīng)的方式取得電力而進(jìn)行充電，其方便性可以讓消費(fèi)者愿意支付額外的費(fèi)用購買無線充電相關(guān)產(chǎn)品；因為有商機(jī)才會有廠商愿意投入相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)，目前可以知道非常多知名品牌廠商已經(jīng)將無線充電這個功能列入新一代的產(chǎn)品的規(guī)格之一。由于這產(chǎn)技術(shù)相當(dāng)新穎且各廠商有自己對技術(shù)的表述，所以無線充電、感應(yīng)式電力、非接觸充電、無接點充電都是泛指相同的技術(shù)，距離1mm到數(shù)公尺都是一樣是無線，供電端與受電端交互作用就稱感應(yīng)，所以無線充電是廣義的名詞沒有一定的規(guī)格。

　　原理簡單，實作困難

　　無線充電的方法在實驗階段有開發(fā)出很多方法，但目前唯一有機(jī)會量產(chǎn)商品化為線圈感應(yīng)式。線圈感應(yīng)式的原理很簡單，是百年前就被發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，但過去長久以來這樣的線圈感應(yīng)只運(yùn)用在繞線式的變壓器中。早期就有人發(fā)現(xiàn)將繞線式的變壓器的將“E”型鐵心繞線后對向緊貼后接上市電就可以感應(yīng)傳電，但距離略為分開后感應(yīng)效果就消失，這是因為在市電60Hz下，電磁波傳遞會隨著距離增加能量快速衰退。在現(xiàn)今的應(yīng)用中，由于裝置本身需要有外殼包裝，發(fā)射端加上接收端的外殼厚度至少從3mm起算，早期電動牙刷產(chǎn)品開發(fā)時就發(fā)現(xiàn)當(dāng)距離拉開后需要將線圈上的操作頻率提高才能讓電力能傳送的更遠(yuǎn)；在電磁波中有一個特性，就是頻率越高的電磁波可以傳送比較長的距離后能量衰減較低。后來RFID應(yīng)用開始發(fā)展，主要就規(guī)劃的三個頻段LF低頻（125~135KHz）、HF高頻（13.56MHz）、UHF超高頻（860~960MHz）可以使用，而這些頻段也造就了目前無線電力系統(tǒng)在設(shè)計之初頻率采用的參考點。早在10年前電動牙刷的無線充電就已經(jīng)上市，當(dāng)時的傳送功率小、充電時間長，在現(xiàn)在的智能手持裝置的耗電狀況來看，當(dāng)時的充電能量不敷使用所以10年來還無法實用化。但這幾年來發(fā)展出新的技術(shù)可用較高的“共振”接收效率運(yùn)作方式，由于這個技術(shù)較新所以各界的說法很多，但都是有一個很重要的特性，就是接收線圈上都會有配置電容來構(gòu)成一個具有頻率特性的接收天線，在特定的頻率下可以得到較大的功率移轉(zhuǎn)。這部份就跟早期的電磁感應(yīng)不同，