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

　　據(jù)engadget報道，美國賓州的一家公司，目前靠著這個 Powercast 技術，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、MP3 隨身聽，還有汽車零件、溫度感應器、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)信器傳到對應的接受器。

　　該項技術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)不同的負載、電場強度來作調(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)說這種設備已經(jīng)獲得了 FCC 的認可）

　　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)，應該是不需要帶充電器了，不過以后網(wǎng)絡費可能要跟電費綁在一起了。


　　二、無線充電系統(tǒng)設計原理與實物制作

　　到了2011年初，無線充電技術經(jīng)過數(shù)年的推廣與演進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的方式取得電力而進行充電，其方便性可以讓消費者愿意支付額外的費用購買無線充電相關產(chǎn)品；因為有商機才會有廠商愿意投入相關產(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)技術相當新穎且各廠商有自己對技術的表述，所以無線充電、感應式電力、非接觸充電、無接點充電都是泛指相同的技術，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，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，但目前唯一有機會量產(chǎn)商品化為線圈感應式。線圈感應式的原理很簡單，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只運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傳電，但距離略為分開后感應效果就消失，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；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)展出新的技術可用較高的“共振”接收效率運作方式，由于這個技術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不同，