【干货分享】无线充电有哪些技术方案?

近年来,越来越多的智能手机开始配备无线充电功能,比如iPhone Xs、三星S9、小米MIX 3和华为MATE20等等,众多小伙伴们对这个功能已经不陌生了。目前无线充电方式主要有四种:电磁感应式充电、磁场共振式充电、无线电波式充电和电场耦合式充电。各种充电方式的技术方案也不一样。

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1、电磁感应式充电

电磁感应无线充电常用于小功率无线充电,也可以称之为非接触式感应充电,被广泛用于无线连接感应充电。例如充电电筒、电动剃须刀、无线连接感应壁灯等各种无线感应供电产品使用,以及最近谈论较多的电动牙刷,基本都是使用这种感应式充电,方便做到产品的防水功能。充电效率在百分之八十到九十五左右,无高频辐射,符合各国安规认证,且价格低廉。

感应式无线充电技术与现有技术相比,其结构简单、体积轻巧。它将发射线圈设置在充电板内,在其外包裹橡塑绝缘层,使感应充电器与外部需充电设备之间不是直接的线接触。不会存在电安全问题,使用更加安全可靠,在某些日常的设备或产品上使用可以轻松实现防水。

2、磁场共振式充电

磁场共振技术的崛起源于2008年MIT的一场实验,研究员隔空点亮了一个60W的电灯泡,第一次让世界认识到无线充电还能这么玩。磁场共振的优势在于能在更大的范围内实现有效的能量传递,实现更高的空间自由度,因此其可靠性更高,而且支持多个设备同时充电。其原理是发送端遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输。这种充电方式传输距离较远,同时传输的功率较大,适合远距离大功率充电。但这种充电方式效率较低,传输过程中有较大的损耗、距离越远、传输功率越大,损耗也就越大,更重要的是必须对使用的频段进行保护,以免受到外界因素干扰。

3、无线电波式充电

无线电波式充电是一种发展较为成熟的无线充电技术,利用无线电波充电的无线充电器由微波发射装置和微波接收装置组成,可以捕捉到由墙壁反射的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。这种无线充电方式较为方便,只需在墙身插头处安装一个发送器,在低电压产品上安装一个接收器即可。其优点是传输距离中等,传输速度较快,但缺点是稳定性、安全性都比较低,而且需要一定的成本投入研发。

4、电场耦合式充电

这种方式可以看作是磁场共振式的加强版,它需要发射和接收两个共振系统,分别由感应线圈制成。通过调整发射频率使发射端以某一频率振动,其产生的不是弥漫于各处的普通电磁波,而是一种非辐射磁场,即把电能转换成磁场,在两个线圈间形成一种能量通道。接收端的固有频率与发射端频率相同,因而发生了共振。随着每一次共振,接收端感应器中会有更多的电压产生。经过多次共振,感应器表面就会聚集足够的能量,这样接收端就可以在此非辐射磁场中接收能量,从而完成了磁能到电能的转换,实现了电能的无线传输。

MIT的一个实验室在2008年展示了一个实验,在两米范围内隔空点亮了一个60W的灯泡,他们将此项技术命名为Witricity,且该项目仍旧处在实验室阶段。当然,这种非辐射电磁场的范围比较有限,它要求发射端与接收端在感应线圈半径8倍的距离之内,不适用于长距离传输。

电场耦合充电适合短距离充电,转换效率高,位置可以不固定,不过缺点是需要大体积的设备,功率也较小。

总结

目前这四种无线充电方式中,电磁感应式无线充电的方案最为成熟,也是被商用最广泛的。比如我们手机用到的各种无线充电器,就是利用了这种技术方案。就现在的技术水平来说,电磁感应式无线充电方案是最值得采用的,它也给智能手机的充电方式提供了一个解决方案,依然是利大于弊。

本文转载自:21IC
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