无线充电存在四种不同的方式

前言

现阶段，无线充电存在四种不同的方式：电磁感应方式、电磁共振方式、电场耦合方式、无线电波方式。其中用在手机无线充电的威廉希尔官方网站 主要是电磁感应威廉希尔官方网站 和电磁共振威廉希尔官方网站 ，当然，无线充电一旦突破威廉希尔官方网站 壁垒，在以后的家电，以及发展势头正猛的电动汽车上同样具有非常广阔的前景。

一、电磁感应方式

我们今天见到的各类无线充电威廉希尔官方网站 ，大多是采用电磁感应威廉希尔官方网站 ，我们可以将这项威廉希尔官方网站 看作是分离式的变压器。

我们知道，现在广泛应用的变压器由一个磁芯和二个线圈(初级线圈、次级线圈)组成；当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路。

如果将发射端的线圈和接收端的线圈放在两个分离的设备中，当电能输入到发射端线圈时，就会产生一个磁场，磁场感应到接收端的线圈、就产生了电流，这样我们就构建了一套无线电能传输系统。

这套系统的主要缺陷在于，磁场随着距离的增加快速减弱，一般只能在数毫米至10厘米的范围内工作，加上能量是朝着四面八方发散式的，因此感应电流远远小于输入电流，能源效率并不高。但对于近距离接触的物体这就不存在问题了。

最早利用这一原理的无线充电产品是电动牙刷——电动牙刷由于经常接触到水，所以采用无接点充电方式，可使得充电接触点不暴露在外，增强了产品的防水性，也可以整体水洗。

在充电插座和牙刷中各有一个线圈，当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用，利用电磁感应的原理来传送电力，感应电压经过整流后就可对牙刷内部的充电电池充电。

电磁感应方式的特点是传输距离短、使用位置相对固定，但是能量效率较高、威廉希尔官方网站 简单，很适合作为无线充电威廉希尔官方网站 使用。

二、电磁共振方式

与电磁感应方式相比，电磁共振威廉希尔官方网站 在距离上就有了一定的宽容度，它可以支持数厘米至数米的无线充电，使用上更加灵活。

电磁共振同样要使用两个规格完全匹配的线圈，一个线圈通电后产生磁场，另一个线圈因此共振、产生的电流就可以点亮灯泡或者给设备充电。

除了距离较远外，电磁共振方式还可以同时对多个设备进行充电，并且对设备的位置并没有严格的限制，使用灵活度在各项威廉希尔官方网站 中居于榜首。

在传输效率方面，电磁共振方式可以达到40%～60%，虽然相对较低但也进入商用化没有任何问题。

电磁共振方式将电能以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁共振”等形式传输，它具有较高的效率和非常好的灵活性，是目前业内的开发重点。

三、电磁耦合方式

相对于传统的电磁感应式，电场耦合方式有三大优点：充电时设备的位置具备一定的自由度；电极可以做得很薄、更易于嵌入；电极的温度不会显著上升，对嵌入也相当有利。

首先在位置方面，虽然它的距离无法像磁共振那样能达到数米的长度，但在水平方向上也同样自由，用户将终端随意放在充电台上就能够正常充电。

我们可以看到电场耦合与电磁感应的对比结果，电极或线圈间的错位用dz/D（中心点距离/直径）参数来表示，当该参数为0时，表示两者完全重合，此时能效处于最高状态。

当该参数为1时，表示两者完全不重合。我们可以看到，此时电场耦合方式只是降低了20%的能量输入，设备依然是可以正常充电，而电磁感应式稍有错误、能量效率就快速下降，错位超过0.5时就完全无法正常工作，因此，电磁感应式总是需要非常精确的位置匹配。

电场耦合方式的第二个特点是电极可以做到非常薄，比如它可以使用厚度仅有5微米的铜箔或者铝箔，此外对材料的形状、材料也都不要求，透明电极、薄膜电极都可以使用，除了四方形外，也可以做成其他任何非常规的形状。

这些特性决定了电场耦合威廉希尔官方网站 可以被很容易地整合到薄型要求高的智能手机产品中，这也是该威廉希尔官方网站 相对于其他方案最显著的优点。显而易见，若采用电场耦合威廉希尔官方网站 ，智能手机厂商在设计产品时就有很宽松的自由度，不会在充电模块设计上遭受制肘。

第三个优点就是电极部分的温度并不会上升——困扰无线充电威廉希尔官方网站 的一个难题就是充电时温度较高，会导致接近电极或线圈的电池组受热劣化，进而影响电池的寿命。

电场耦合方式则不存在这种困扰，电极部分的温度并不会上升，因此在内部设计方面不必太刻意。电极部分不发热主要得益于提高电压，如在充电时将电压提升到1.5kv左右，此时流过电极的电流强度只有区区数毫安，电极的发热量就可以控制得很理想。

不过美中不足的是，送电模块和受电模块的电源电路仍然会产生一定的热量，一般会导致内部温度提升10～20℃左右，但电路系统可以被配置在较远的位置上，以避免对内部电池产生影响。

电场耦合方式具有体积小、发热低和高效率的优势，缺点在于开发和支持者较少，不利于普及。

四、微波谐振方式

英特尔公司是微波谐振方式的拥护者，这项威廉希尔官方网站 采用微波作为能量的传递信号，接收方接受到能量波以后，再经过共振电路和整流电路将其还原为设备可用的直流电。

这种方式就相当于我们常用的Wi-Fi无线网络，发收双方都各自拥有一个专门的天线，所不同的是，这一次传递的不是信号而是电能量。

微波的频率在300MHz～300GHz之间，波长则在毫米-分米-米级别，微波传输能量的能力非常强大，我们家庭中的微波炉即是用到它的热效应，而英特尔的微波无线充电威廉希尔官方网站 ，则是将微波能量转换回电信号。

微波谐振方式的缺点相当明显，就是能量是四面八方发散的，导致其能量利用效率低得出奇，如英特尔的这套方案，供应电力低至1瓦以下，乍一看起来实用性相当有限。而它的优点，则是位置高度灵活，只要将设备放在充电设备附近即可，对位置的要求很低，是最符合自然的一种充电方式。

我们可以看到，当设备收发双方完全重合时，电磁感应和微波谐振方式的能量效率都达到峰值，但电磁感应明显优胜。不过随着X-Y方向发生位移，电磁感应方式出现快速的衰减，而微波谐振则要平缓得多，即便位移较大也具有相当的可用性。

尽管能量和效率处于较低的水平上，乍看实用价值较为有限，但作为PC业的巨头，英特尔具有化腐朽为神奇的本领，而它的做法也相当巧妙：英特尔将超极本设计为无线充电的发送端，手机作为接收端，这样只要手机放在超极本旁边，就能够在不知不觉中、连续不断地充电——相信在上班时，大多数用户都有将手机放在桌面上的习惯，此时充电工作就可以在后台开始了。

即便英特尔所用的微波谐振方式只能充入很低的电量，但在长时间的充电下，智能手机产品的电力几乎将永不衰竭，至少从用户角度上看是这样，因为只要他携带着笔记本电脑、就根本不再需要关注充电问题。

无线微波方式虽然能效很低，但使用最为方便。