無線充電的原理是什麼?

不再少年MK


為沐浴在移動互聯網時代的互聯網人,手機始終保持充足的電量是必須的。而眾所周知,鋰電池的能量密度水平已經處於長期停滯狀態,而越來越大的屏幕、越來越強的性能都增加了對手機電池的壓軸。因此,快充、無線充電就成為了手機廠商全新的解決方案。

vivo的手機也要有無線充電了

比如說,在剛剛過去的小米9發佈會上,搭載高通驍龍855、擁有後置三攝、屏幕指紋的這款小米新旗艦堪稱市場競爭力爆炸,大家唯一的擔憂就是3300mAh的電池能否滿足續航的要求。因此小米拿出了無線充電座充、無線充電寶、車載無線充電這一整套的解決方案,保證用戶在主要應用場景上都能夠非常方便的為手機充電。

不過,目前智能手機上普遍使用的無線充電技術,都是需要與無線充電設備的底座接觸,稍微離開一些距離就無法繼續充電了,也就是說並不能很方便的一邊玩手機一邊充電。

那麼有沒有真正意義上的“無線充電”呢?答案是有的,美國Energous就在2017年宣佈推出的RF無線充電解決方案WattUp就是一種能夠像WiFi一樣的遠場無線充電技術。日前,據外媒Cnet報道,Vivo與Energous已經就無線充電技術展開合作。由Energous的WattUp無線充電技術提供支持,為vivo提供基於RF無線充電技術的智能手機。

無線充電並不是一個很新潮的科技,早在一個半世紀之前就由英國科學家邁克爾·法拉第發現只要穿過閉合迴路的磁通發生變化,閉合迴路中就會產生感應電流。這種磁場變化產生感應電流的現象被稱為電磁感應現象,到了1890年“科學怪才”尼古拉·特斯拉通過無線輸電試驗,實現了交流發電。

簡而言之,無線充電就是利用電磁波感應原理或者其他相關的交流感應技術,在發送端和接收端用相應的設備來發送和接收產生感應的交流信號來進行充電的一項技術。當然從理論到實際的轉化並不是一蹴而就的,隨著技術的進步,直到100多年之後的21世紀,無線充電技術才逐步開始應用在消費級市場。目前,應用在移動設備上的小功率無線充電使用的是電磁感應模式,而應用在汽車領域的大功率大功率無線充電常採用諧振式。而今天的主角WattUp使用的則是比較罕見的無線電波式。

更自由的無線電波充電

我們比較熟悉的iPhone X的、小米9、華為Mate 20上使用的電磁感應式無線充電,即WPC聯盟主導的QI標準,其具有電路設計簡單、成本較低的優勢,但劣勢就是充電距離非常有限,並且感應線圈的必須正確對準,君不見無需對準就能充電的AirPower到現在都沒有亮相。

而WattUp則是基於射頻(RF)的無線電波模式解決方案,為了實現無線電波來充電,就必須兩個部分——發射和接收(transmitter&receiver)。WattUp用PCB天線替代感應線圈,可通過無線電波段提供智能、可擴展的電源,有效充電距離也擴大到了4.5左右米。WattUp方案的發射器用來發射RF射頻能量,而接收器則是內嵌在受電設備內部,只需要PCB天線即可實現電量的接收。換句話來說,就是使用WattUp技術的手機需要在內置增加一個PCB天線模塊以替代常見的感應線圈。

WattUp系統的工作原理可簡要概括為,使用天線陣列發射多種5.8GHz的無線電波的可控波束,採用Dialog的SmartBond藍牙低功耗解決方案,作為無線發送器和接收器之間的帶外數據通信渠道。從而在設備的周圍形成小型能量包,在這個能量包內,裝置的接收天線可以接收這種射頻能量,然後為電池充電。

當然,WattUp讓無線電波充電從不可能到可能的關鍵是,Energous為這套設備添加了Dialog的DA1210波束成形(5G同款核心技術)IC,再搭配DA3210功率放大器IC,從而實現了完整的遠距離發射系統。

在智能手機上使用射頻技術的最重要應用還是在手機的射頻天線上,這也是智能手機最基礎的通訊功能的基石,而WattUp也是使用的射頻PCB天線,按照常理來說,這也就是意味著信號干擾的情況會出現。這一點,Energous自然是注意到了,WattUp的工作頻段為5.8GHz,即不是現在WiFi使用的2.4GHz和5.0GHz,也不是5G毫米波頻段的24GHz以上頻段。

事實上,早在iPhone X上市之前,Energous總裁Steve Rizzone曾表示過已經和“世界上最大的消費電子企業”簽署了合同,也就是在暗示與蘋果達成合作,但事實上不光iPhone X上沒有用的WattUp,蘋果自己的AirPower也不見蹤影。

不過,兩年的時間過去了,vivo與Energous的合作或許意味著無線RF充電已經更加成熟了。因為,Energous已經宣稱實現了20W的解決方案,這已經媲美目前大多數智能手機使用的線圈式磁場感應方案了。

但是,這也引申出來有關安全性的問題,畢竟不同於磁場感應,無線RF充電使用的是無線電波,雖然射頻輻射並不是離子化過程,但依然會產生熱效應。好在,在2017年,WattUp Mid Field發射器獲得了美國FCC批准,且射頻輻射的曝光量遠低於FCC、FDA以及歐盟的相關標準。

智能手機的未來有了新風向

vivo與Energous的合作如果最終能夠用實際產品落地的話,對於目前的無線充電在智能手機的應用生態就將造成極其深遠的影響。畢竟在2013年高通倒戈之後,WPC提倡的Qi標準就已經在智能手機領域成為主流,無線充電領域的另一大勢力,即PMA聯盟和A4WP聯盟在2015年合併的AirFuel無線充電聯盟則一直被壓制。

既然在電磁感應上無法追上WPC,AirFuel自然就選擇押注更加酷炫的射頻機型,聯盟主席Ron Resnick表示,“射頻的優勢顯而易見,空間自由度更高、充電速度也更快、基礎設施安裝成本更低且更加便捷。第一代感應技術將消費者和企業引入了無線充電的世界,下一代的射頻技術將發揮無線充電的全部潛力”。

對於vivo來說,在其主要競爭對手小米、華為、OPPO均推出了無線充電機型之後,已經處於落後地位的追趕者想要反超,最好的方式莫過於彎道超車,而WattUp這樣自由度超高的遠場無線充電技術自然是絕妙的武器。

對於如今的智能手機,特別是旗艦機型來說,強勁的性能僅僅是基礎,獨樹一幟的黑科技才是讓旗艦機與眾不同的保障。想象一下,在其他友商的旗艦還需要無線充電器來充電的時候,vivo的旗艦機在房間內隨便一丟就能夠自動充電,這無疑是一個相當出色的賣點。


三易生活


手機無線充電是什麼原理?明明無線了,為啥還得把手機放著充?

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小卷奧特曼


手機充電,可以直接將USB充電線插入手機的充電口來充電,這是一般的方法,但是也有一種無線充電器,無需導線就可以給手機充電。

其實,不用導線來傳遞能量的例子,在生活中早就有了,例如電磁爐煮東西、微波爐加熱……等等。

用無線的方式來傳遞能量,有幾種方法:

1)電磁感應。咱們都知道,變壓器就是電磁感應的例子,變壓器裡有兩個線圈:初級和次級,這兩個線圈靠在一起,電能就傳遞過去了。

2)磁場共振。電通過線圈可以產生磁場,如果旁邊另一個線圈的振盪頻率與之相同,就能產生共振,這種共振也能傳遞能量。

3)無線電波。通過微波的發送和接受裝置,也可以傳遞能量。

目前的手機無線充電,以上述第一種方法為主。


王緝志


運用的原理為電磁感應原理。

該現象的表現為變化的電場,而變化的磁場會產生變化的電場。

無線充電設備包含兩個主要部件:

1無線充電板,

2被充電設備的感應線圈。

其中無線充電板將低壓,一般是5v,9v,12v等直流電壓,通過電路轉化為脈衝直流電或者交流電,讓該電流通過充電板的線圈。充電板通電後就在上方產生南北極方向不停變化(交流電)的磁場,或者磁場方向不變但磁場強度不停大小變化(脈衝直流電)的磁場。將手機平板燈關等無線充電設備放置到充電板上以後,這個變化的磁場就會在手機或者平板的感應線圈中產生電流,將該電流進行整流穩壓,就可以給電池充電。

其實我們的身份證等非接觸式ic卡也是類似原理,讀卡器是一個不停變化電流大小或者方向的線圈,身份證外圍有幾圈線圈,連著一個芯片,身份證外圍的線圈在放入到不停變化的磁場中就會產生電流,有電流後就可以驅動芯片工作,芯片也可以發出自己的固定一串編碼,讀卡器就讀出該編碼後與數據庫中的信息比對,然後將編碼對應的身份信息返回到讀卡器


Honphi


線圈內變化的電流產生變化的磁場,也是把電能轉化成磁能,並輻射出去,在輻射區如果有導體,導體就會感應的輻射出來的變化電磁場並轉化成電流,越靠近輻射中心感應能量越強,轉化效率越高,頻率越高輻射效率越高穿透能量也越強,,簡單的說就是要兩部分,一個發射,一個接受,通過開關電路把直流變成交流並通過線圈發出去,在通過線圈接受並整流穩壓給電池充電


姜靈6


電磁感應原理,簡單來說(複雜了我也說不來😂)就是無線充電面板通電產生磁場,然後手機裡面再把磁場轉為電能。

就是無線充電器電生磁,然後手機內部無線充電模塊磁生電。


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