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几种无线充电解决方案特点及原理图
来源：互联网 作者：辰光日 16:37
[导读] 无线充电技术发展至今在电子领域已经被深入研究应用，虽然还未曾大范围普及，但在消费电子领域的发展已经取得不错的成绩。手机厂商也纷纷在自家旗舰机上加入这一革新性的先进充电技术，如三星S6、索尼Xperia Z3+、谷歌Nexus 6、诺基亚Lumia 930等手机均采用了无线充电技术。那么，未来无线充电技术发展会如何呢?现如今都有哪些常见的无线充电解决方案，下面让我们一起来了解下：
　　无线充电技术发展至今在电子领域已经被深入研究应用，虽然还未曾大范围普及，但在消费电子领域的发展已经取得不错的成绩。手机厂商也纷纷在自家旗舰机上加入这一革新性的先进充电技术，如三星S6、索尼Xperia Z3+、谷歌Nexus 6、诺基亚Lumia 930等手机均采用了无线充电技术。那么，未来无线充电技术发展会如何呢?现如今都有哪些常见的无线充电解决方案，下面让我们一起来了解下：
　　一、无线充电联盟(WPC)：电磁感应方式，2008年12月成立。
　　目前WPC在商业推广中的QI标准目前已有172家会员公司：德州仪器(TI)、飞利浦、飞思卡尔(Freescale)、东芝(Toshiba) 、微软、松下、三星、索尼、高通(最后加入)等等。
　　无线充电联盟(WPC)共同制定的无线充电标准Qi采用的是电磁感应方式。但这技术还有比较多的缺陷，比如最大输出功率只有5W，所以充电速度上会非常有局限。
　　从市场规模上，Qi无疑是目前最为普及的，值得关注的是，Qi的最新标准可实现7至45毫米的无线充电距离，算是一个小小的突破。
　　QI标注采用的电磁感应技术的优缺点：
　　优点：原理简单，制作容易
　　缺点：传输距离严重受限
　　实例如下：
　　1、德州仪器(TI)：最早量产无线充电方案公司
　　第一种：WPC主要会员之一的德州仪器(TI)，已推出业界首款无线电源传输控制芯片套片。该套片包含一片bq500110单通道发射控制芯片，一片bq51013单通道接收控制芯片。TI是最早量产无线充电方案公司。
　　第二种：
　　1、15V 输入发射端：
　　(1)功能描述:
　　第二代数字无线电源控制发射端
　　用于便携式设备如手机等的充电
　　输入 5V 直流电,输出 10V 交流电
　　可寻找将被供电的 WPC 兼容器件
　　接收来自被供电器件数据包通信并管理电源传送
　　(2)重要特征：
　　动态电源限制 (DPL)
　　符合无线电源联盟 (WPC) 类型 A5 和类型 A11 发送器规范的 5V 运行
　　数字解调减少了组件
　　综合充电状态模式和故障指示
　　(3)功能框图：
　　(4)方案照片：
　　2、12V 输入发射端：
　　(1)功能描述:
　　TI 自由定位无线充电发送端
　　应用在 WPC 1.1 可用的手机, 车载和桌面 充电
　　三个线圈发送数组: 充电区域 & 70 mm&20mm
　　12V DC 输入, 5V AC 输出
　　智能控制无线电源传输
　　(2)重要特征：
　　符合无线供电联盟(WPC)A6 发送机技术规范
　　外来物体检测
　　增强型寄生金属检测确保安全性
　　数字解调
　　过流保护
　　(3)功能框图：
　　(4)方案照片：
　　3、5V 输出接收端
　　(1)功能描述:
　　无线电源传输接收端
　　提供 5V 稳压电源输出
　　应用于便携式设备提供无线充电
　　(2)重要特征：
　　93% 的整体峰值 AC-DC 效率
　　符合 WPC v1.1 标准的通信控制
　　输出电压调节
　　内部集成整流器 , 低压降压稳压器 , 数字控制
　　热关断
　　(3)功能框图：
　　(4)方案照片：
　　2、飞思卡尔(Freescale)高效定位无线充电方案
　　5V 输入发射端：
　　(1)功能描述:
　　自由定位充电设备
　　应用在 WPC Qi可用的手机, 车载和桌面充电
　　提供准确、高效充电电流
　　输入电压可调
　　(2)重要特征：
　　符合 WPC 规范
　　采用 DSC 内核技术的软件平台，高效的 PID 控制环路
　　输入电压范围 9~18 V
　　(3)功能框图：
　　(4)方案照片：
　　3、东芝(Toshiba)简单快速无线充电方案
　　5V 输出接收端：
　　(1)功能描述:
　　基于 TC7761WBG 的无线充电接收端
　　应用于智能手机 , 平板电脑的电池块
　　符合 WPC 1.1 协议
　　(2)重要特征：
　　全桥整流电路
　　欠压锁定 / 过压保护
　　最大输出电压 / 电流 : 5V/1A
　　热关断检测和保护
　　(3)功能框图：
　　(4)方案照片：
　　4、凌阳：凌阳无线充电芯片GPM8F3132A
　　GPM8F3132A 凌阳公司摔出的首款无线充电芯片,采用LQFP44封装,最大功率达到75%,优越的性能和性价比,是目前最为通用的。
　　二、A4WP(无线能源联盟)：磁共振，2012年5月成立
　　由三星与高通创立的A4WP(无线能源联盟)目前已有超过40个成员：三星、高通、博通、Gill Industries、Integrated Device Technology(IDT)、Intel等等。
　　A4WP(无线能源联盟)的无线充电技术名为&Rezence&，采用磁共振(谐振感应，又名谐振耦合技术)，虽然在一些电子消费展上偶尔露面，但仍未正式商用。
　　A4WP采用的磁共振技术的优缺点：
　　优点：传输距离长，效率高
　　缺点：电路调频不易
　　实例如下：
　　1、Intel英特尔
　　(1)2015 CES Asia英特尔与海尔合作 推无线充电方案。
　　(2)在IDF 2015的第二日，英特尔提到了一个老生常谈的技术&&无线充电，虽然这早已不是英特尔第一次发力该技术了，但与以往不同的是，本次英特尔宣布将会利用自家将于下半年发布的第六代酷睿处理器&Skylake&中集成的无线充电功能，像12年前利用迅驰平台推广无线上网技术一样，来推动无线充电的普及。
　　2、IDT公司
　　IDT公司 (Integrated Device Technology, Inc.)正致力于开发一款基于共振技术的集成发送器和接收器芯片组，用于英特尔的无线充电技术。英特尔公司借助IDT的领先技术，致力于提供针对超极本、一体机、智能手机和独立充电器开发的验证参考设计。
　　3、美国Witricity公司
　　美国Witricity公司同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几米远。麻省理工学院已经通过谐振感应技术，将无线充电的有效距离提升至两米左右，该技术被命名为&WiTricity&，研究人员之一此后离职创业，开发了一套系统，但售价较为昂贵，达到了995美元(约合人民币6240元)。
　　三、PMA(电力联盟)：电磁感应方式
　　由Procter & Gamble与Powermat Technologies共同创立的PMA已有超过70家的会员：包含了不少通讯及手机制造商，如三星、Broadcom、宏达电、LG及华为等等。
　　PMA(电力联盟)也是采用的电磁感应技术，比WPC要晚一些，PMA的产品虽然可以在市场中找到，但为数不多，最大的商业活动是获得星巴克支持，在国一些分店中推出了免费无线充电服务，但反响平平。另一方面它已经是北美地区覆盖速度最快的无线充电标准了，它的显著特征它更偏向于充电器件，像桌子、家具等等。
　　值得注意的是：A4WP与PMA两大阵营还宣布正式合并，未来二者将致力于整合磁共振和磁感应两项技术，以早日促进无线充电标准统一。
　　四、WiFi无线充电：十米距离
　　优点：随走随充，符合无线充电的理念
　　缺点：充电对象定位不易，浪费电量
　　美国华盛顿大学已经成功研发了利用Wi-Fi网络给硬件设备充电的技术，已经在大约十米的Wi-Fi覆盖距离内，成功给数码相机等设备充满电。未来有望给手机充电。
　　Wi-Fi网络几乎随处可见，美国华盛顿大学研发团队的目的，就是利用Wi-Fi路由器充当无线充电设备，给智能手机等设备进行充电。这将比目前的无线充电技术更能解决用户现实问题。
　　该大学研发了一个所谓的&Wi-Fi供电系统&。该系统主要包括两个组成部分，一个是Wi-Fi接入点(路由器)，另外一个部分是定制的充电传感器。
　　该项目的研究人员唐拉(VamsiTalla)表示，安装在硬件设备上的充电传感器，目的是接收射频信号(RF)中的电能，并将其转化为直流电进行充电。
　　该团队专门研发了软件的解决方案，可以让Wi-Fi路由器成为一个供电电源，与此同时扮演传统路由器的数据传输角色。
　　需要指出的是，这种Wi-Fi充电技术，并不需要对传统的无线路由器进行更换，只需要部署软件等方案，提供充电功能之后，并不会对互联网接入的功能造成影响。
　　根据美国记者的报道，此前美国Energous公司已经推出了一种利用射频信号在空中提供电能的设备，这种设备在提供充电时，将无法再充当Wi-Fi路由器使用。
　　华盛顿大学的新技术，可以让Wi-Fi网络同时传输电能和数据。更准确的说，这种技术利用了Wi-Fi数据传输中的无线电波，来传输电能。
　　据报道，华盛顿大学的研究团队，寻找到了巧妙的解决方案，让Wi-Fi网络的数据传输和电能传输，互相不干扰。
　　&连线&网站评论指出，虽然目前的Wi-Fi充电技术，暂时还只能以&细水长流&而不是&如潮洪水&的方式给设备充电，但这仍然是一个了不起的成就。随着技术成熟，未来的手机和消费电子设备用户，或许可以将充电接口、充电线等概念遗忘，只需要利用Wi-Fi网络来充电。
　　五、超声波无线充电：有效范围接近5米
　　优点：技术非常安全 ;接收器价格便宜，体积小;可以用于数据传输。
　　缺点：最终的产品可能无法在价格、功率、速度和安全方面达到预期。
　　一家名叫uBeam的公司发明了一种全新的无线充电模式，可以利用超声波将电力隔空输送到15英尺(约合4.6米)外的地方。有了这样的产品，只要使用专用的无线充电套，你就可以在充电的同时拿着手机在屋里走动。
　　此技术是一名25岁的纽约女孩Meredith Perry想到的。uBeam已获得170万美元的种子轮融资，其投资人包括Yahoo CEO Marissa Mayer、Founders Fund以及Andreessen Horowitz等。该公司已经申请了18项与无线充电和超声波有关的专利。
　　六、微软拟利用聚焦光线来充电
　　微软研究院已经制定出了一个潜在的解决方案：AutoCharge。微软研究人员们描述AutoCharge是一种自动定位桌子上的智能手机，并为它们充电的技术。他们制造的原型充电器可以被安装在天花板上，有两个工作 模块：一个监测模块，其采用的是微软的Kinect摄像头，可以扫描像智能手机样子的物体;另一个是充电模式，采用了UltraFire CREE XM-L T6来聚焦LED光线。
　　该AutoCharge系统采用了基于图像处理来监测和追踪桌上的智能手机，并自动为智能手机充电。充电器会不断地旋转，直到它检测到一个看起来像智能手机的物体，之后将使用太阳能发电技术所产生的光束为智能手机远程充电。换句话说，就是无需电线。
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无线充电器原理与结构
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无线充电：电磁感应和磁共振原理浅析
[责任编辑：xueqi]
【导读】谁说充电一定要接电线？只要让手机和充电器&心电感应&一下，就可以充电了！这么厉害的科技背后有什么原理呢？让我们一起来探究其中奥妙。
每次给手机、电脑，或者其他各种电器充电时，总是要接一条充电线，充电线一多，还常常接错，实在非常麻烦。幸好，现在愈来愈多的电子产品，开始使用&无线充电&的技术了！只要优雅的将手机放在一个小小的、像杯垫一样的东西上面，不必接线就能轻松充电，这么厉害的科技背后有什么原理呢？让我们一起来探究其中奥妙。
一般见到的无线充电，运用的是&电流磁效应&和&电磁感应&的原理。1819年，丹麦科学家厄斯特观察到一段导线上如果通有电流，四周将会产生磁场，可以让指北针偏转。后人则进一步发现，将导线围成环状，甚至绕成线圈，产生的磁场将会更强、更集中，这称为&电流磁效应&。
电与磁的交互作用
一般见到的无线充电，运用的是&电流磁效应&和&电磁感应&的原理。1819年，丹麦科学家厄斯特观察到一段导线上如果通有电流，四周将会产生磁场，可以让指北针偏转。后人则进一步发现，将导线围成环状，甚至绕成线圈，产生的磁场将会更强、更集中，这称为&电流磁效应&。
而另一个人们更加关心的问题，即：如何用磁来生电，则是经过了12年不懈的研究，在1831年由法拉第发现的。让一块磁铁或其他的磁场来源靠近一段没有电流的线圈，线圈上就会产生&感应电流&，称为&电磁感应&。值得注意的是，电磁感应的成立要件是磁场要有&变化&，例如磁铁愈来愈靠近(愈来愈远离其实也可以)。外加磁场若是一直保持不变，是不会有感应电流的。
总而言之，电流磁效应就是电流的流动在四周产生磁场，电磁感应则是不断变化的外加磁场使线圈产生感应电流。
利用电磁感应来充电
这两种物理现象同时运用，就可以进行无线充电。目前的无线充电设备，都包含一个&充座&，里面其实正是线圈。将充电座接到家用插头后，线圈周围会因为电流磁效应而产生磁场。要充电的电子产品，里面也都有一个线圈，当它靠近充电座时，充电座的磁场将透过电磁感应，在电子产品的线圈上产生感应电流。感应电流导引到电池，就完成了充电座和电子产品间的无线充电。
你可能会问，磁场不是要改变才能有电磁感应吗?可是充电座与充电的对象距离却始终保持不变，这样为何会有电磁感应呢?原来，家用插座中流出的电是&交流电&，也就是说电流的方向不断的交替变化，一会儿顺着流，一会儿反着流。正因为如此，充电座线圈产生的磁场随之不断在变换方向，并非保持不变，符合电磁感应的要件。
近来愈来愈多智能手机、平板电脑开始提供无线充电的功能，但是不幸的是，它们充电的时候，只要离充电座的距离稍远一些，充电效率就会明显下降。即便是最新的技术，充电距离也不能超过5公分，事实上，目前绝大部分可以无线充电的移动设备，都是要完全平放在充电座上才能进行，和想像中随走随充的无线充电仍有点差别。
利用共振拉长充电距离
为了增加无线充电的距离与充电效率，科学家正在设法利用&磁共振&的原理进行无线充电。在电路中加入一些电容、电感等特殊的元件，适当连接后，会形成&谐振电路&。这就好像乐器行一定会有的调音工具──音叉一样。轻敲音叉一次，它可以持续振动一段时间，同样的，对谐振电路短暂通电，电路中也会产生维持一段时间的讯号。
音叉具有&共振&这种有趣的物理性质。每支音叉都有自己的发声频率，当一支音叉振动发声时，若附近有另一支发声频率相同的音叉，即使它没有直接受到敲击，也会跟着振动。音叉的共振可以说达成了能量的传递。谐振电路也可以共振，两个振动频率相同的谐振电路放在一起，其中一个开始因为通电而振荡时，另一个电路也会跟着振荡起来，&自动&产生电流，电能就这样被隔空传送了。这样的现象称为&磁共振&，用来进行无线充电，可以让充电距离达到数公尺，效率也有所提升。唯一的困难就是，要将两个电路调整到一模一样的频率，并且维持一段时间，并不是容易的事。
除了磁共振之外，也有科学家尝试藉由激光光的光能来充电，甚至是将电能透过和家用的Wifi网络相近的电波频段来传送。希望这些技术的突破，能让我们未来在充电时更加方便！
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