有關(guān)無線充電的11個問題詳解

時(shí)間：2018-05-09 16:04:07

關(guān)鍵字：無線充電電源技術(shù)解析磁共振

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[導(dǎo)讀]無線充電是怎么回事，顧名思義就是充電不要插線。類似與WiFi一樣，很方便。理論上可以隨時(shí)隨地給手機(jī)等電子設(shè)備供電。

1、無線充電到底是什么情況，怎么實(shí)現(xiàn)無線充電?

無線充電是怎么回事，顧名思義就是充電不要插線。類似與WiFi一樣，很方便。理論上可以隨時(shí)隨地給手機(jī)等電子設(shè)備供電。

但無線充電暫時(shí)還不能像WiFi一樣傳輸那么遠(yuǎn)的距離，現(xiàn)在成熟的方案只能在10mm以內(nèi)的距離實(shí)現(xiàn)無線充電，一般為3~5mm左右的距離比較好，這類無線充電的技術(shù)采用的是磁感應(yīng)無線充電技術(shù)。

隨著技術(shù)的成熟，預(yù)計(jì)在未來的2~3年，無線充電的充電距離可以達(dá)到10~30cm左右，基本可以滿足隨時(shí)隨地自由不受束縛的充電需求。

要實(shí)現(xiàn)無線充電需要一個發(fā)射端和一個接收端。

發(fā)射端就是無線充電器，接收端就是手機(jī)等。在發(fā)射端有一個線圈，接收端也需要一個線圈。發(fā)射端通過控制板和線圈發(fā)射能量，接收端通過控制板和線圈接收能量，這樣就可以實(shí)現(xiàn)無線充電。

如下圖的Nokia手機(jī)的無線充電情況，手機(jī)放在無線充電器上就可開始充電，無需通過USB接口連接充電。

只要有無線充電器和帶無線充電的手機(jī)就可以充電。無線充電器通過Micro USB連接到普通的充電器或者筆記本等就可以正常工作，把帶無線充電的手機(jī)放在上面就可以開始充電。如下圖所示，通過USB連接好無線充電器就可以充電。

2、為什么需要無線充電?

無線充電先對與傳統(tǒng)的有線充電有幾大你不得不選擇它的優(yōu)點(diǎn)：

1、沒有線的纏繞，簡潔美觀，看起來舒服，生活品質(zhì)更高;

2、不用經(jīng)常插拔，即放即充，方便快捷，讓你的手機(jī)永不缺電;

3、不用擔(dān)心三星和蘋果接頭不兼容的問題，支持Qi等標(biāo)準(zhǔn)的無線充電器都能充電;

4、不存在充電接聽電話觸電的風(fēng)險(xiǎn)，完全規(guī)避了安全問題，可以隨時(shí)接聽電話;

5、讓電池工作的壽命更長，由于即放即充，讓電池用不缺電，電池壽命更長;

6、不需要有線接口，很多產(chǎn)品可以做成全封閉防水產(chǎn)品。

3、是什么原理，什么技術(shù)?

一般意義上的手機(jī)無線充電原理，就是電能轉(zhuǎn)換為磁場，磁場通過空氣傳輸，磁場再轉(zhuǎn)換為電能的過程。無線充電的原理通俗意義上的理解與變壓器有些類似，變壓器磁場耦合的回路是磁導(dǎo)體，無線充電磁場耦合的回路是空氣而已，磁介質(zhì)不同而已。

業(yè)內(nèi)無線充電一般有四大技術(shù)：磁感應(yīng)技術(shù)、磁共振技術(shù)、微波技術(shù)和電場耦合技術(shù)。接觸到主要的是兩大技術(shù)，磁感應(yīng)技術(shù)和磁共振技術(shù)，現(xiàn)在量產(chǎn)的產(chǎn)品基本都是磁感應(yīng)技術(shù)的產(chǎn)品。

其中主流的技術(shù)是磁感應(yīng)技術(shù)和磁共振技術(shù)。一起回顧一下基本的物理知識，電場和磁場的情況。

磁感應(yīng)無線充電技術(shù)

就是當(dāng)給發(fā)射線圈通過交變的電信號，交變的電場通過發(fā)射線圈將產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場對它周圍的線圈的磁耦合作用，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，變化的磁場將產(chǎn)生電場。

因此發(fā)射端線圈產(chǎn)生的磁場將穿過接收端線圈，接收線圈將產(chǎn)生電場，如果在接收線圈端接上負(fù)載的話將會產(chǎn)生電流。

磁共振無線充電技術(shù)

是磁感應(yīng)技術(shù)的一種特殊情況，它就類似于我們聲音的共振，當(dāng)系統(tǒng)的震蕩頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)就會發(fā)生共振，發(fā)生共振時(shí)，系統(tǒng)的能量強(qiáng)度達(dá)到最大點(diǎn)。

磁共振無線充電技術(shù)就是當(dāng)接收線圈的諧振頻率與發(fā)射線圈的諧振頻率一致時(shí)就發(fā)生了磁共振，能量也就從發(fā)射端傳輸?shù)搅私邮斩恕?/p>

4、無線充電效率可以達(dá)到多少，充電有多快，有沒有輻射?

這里把效率、充電速度和是否有輻射好好澄清一下，很多人有疑問和顧慮的。

充電效率?

充電效率一般指接收端和發(fā)射端一起的整體效率，但不含適配器的效率(5V適配器效率一般為90%左右)。

無線充電現(xiàn)階段的效率一般為70%左右(大部分為65%~75%)，根據(jù)不同的充電器和發(fā)射器設(shè)計(jì)的好壞會有一些差異。如果把發(fā)射器和接收器分開來看，一般發(fā)射器效率為80%左右，接收器效率為90%左右，整個效率70%左右。這里的效率一般指提供500mA左右電流時(shí)的效率，此時(shí)也為最大效率的情況。

其實(shí)關(guān)于無線充電的效率與很多因素都是相關(guān)的，除了主要與無線充電器和接收端關(guān)系很大外，與適配器的好壞也有一些關(guān)系，負(fù)載情況也有一些關(guān)系。

充電快慢?

其實(shí)充電快慢與是無線充電器和有線充電器沒有直接關(guān)系。無線充電器也可以充得快的，有線充電器也有充的慢的。充電快慢是由提供恒流充電時(shí)候的充電電流的大小決定的，一般也是無線充電器的規(guī)格決定的，有些無線充電器提供的電流大，有些無線充電器提供的電流小。

一定范圍內(nèi)，無線和有線是差不多的，但由于無線存在一定的效率損失，電流太大要考慮溫升的問題，手機(jī)無線充電器的充電電流一般小于1A。

無線充電器一般提供的輸出電流范圍為300mA~1000mA左右，一般最大輸出都在800mA以內(nèi)。如果提供600mA的充電電流，對應(yīng)的輸出功率為3W左右，按70%的效率計(jì)算，無線充電器的輸入功率為4.3W左右，也就是我們平時(shí)說的5W以內(nèi)的功率。適配器一般要做到5W以上，對應(yīng)為5V/1A。

輻射有多大?

輻射大小，我們暫時(shí)還沒有一個量化指標(biāo)，后續(xù)也會找專業(yè)結(jié)構(gòu)測試對比一個數(shù)據(jù)分析給大家。

只是大致給大家一個概念，輻射一定有，但輻射并不大，并不用擔(dān)心。

主要是幾個原因：一是手機(jī)充電功率只有5W左右，屬于小功率;二是距離短，只有25px以內(nèi)，對周圍輻射小;三是發(fā)射和接收端都有磁隔離片，對周圍的輻射小;四是工作頻率低，工作頻率在110K~205KHz，對人體的輻射小。

5、有什么要求，是否需要過什么標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)證?

無線充電行業(yè)以前有三大標(biāo)準(zhǔn)組織，最后只剩下兩大標(biāo)準(zhǔn)組織。如果做國外的大客戶，一般需要通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證的產(chǎn)品才能銷售。

以前三大標(biāo)準(zhǔn)組織分別是：WPC、PMA和A4WP

WPC組織是成立最早的標(biāo)準(zhǔn)組織，其認(rèn)證的品牌為大家所熟悉的“Qi”標(biāo)志。

WPC2008年成立，2010年發(fā)布Qi標(biāo)準(zhǔn)，2012年發(fā)布WPC1.0標(biāo)準(zhǔn)，2013年發(fā)布WPC1.1標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有會員200多家，通過認(rèn)證的產(chǎn)品400多款。

WPC最初采用的是磁感應(yīng)無線充電技術(shù)，現(xiàn)在的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)都是Qi的磁感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。市面上量產(chǎn)的，你見到的產(chǎn)品都是通過Qi認(rèn)證或兼容Qi認(rèn)證的產(chǎn)品。

核心會員(固定成員)主要有：

ConvenientPower, Fulton Innovation,PowerbyProxi, Qualcomm, Freescale, IDT, Rohm, ST, Sony, TI, Toshiba, Haier, Philips,LG, HTC, Nokia, Microsoft, Sangfei, Verizon wireless, Panasonic, SamsungElectro-Mechanics, Delphi, Leggett & Platt.

PMA是由美國的Powermat發(fā)起的，其認(rèn)證品牌為Power2.0，采用的也是磁感應(yīng)無線充電技術(shù)。

在北美，PMA標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品在麥當(dāng)娜和星巴克都有布局?，F(xiàn)在有成員70多家，主要集中在歐美。

其核心會員(董事會員)主要有：

Powermat, Starbucks, AT&T, Energy Star.

A4WP是成立時(shí)間最晚的，由高通和三星發(fā)起。2013年底才發(fā)布其認(rèn)證品牌“Rezence”，但很多國際大廠紛紛加入開始主推A4WP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

A4WP采用的是磁共振無線充電技術(shù)，充電距離可以達(dá)到5cm，且支持一對多(一個發(fā)射器可以同時(shí)充多個接收電子設(shè)備)，且不需要精確對位，位置相對自由。

其核心會員(董事會員)主要有：

Qualcomm, Samsung Electronics, IDT, Intel,Broadcom, WiTricity.

WPC的Qi標(biāo)準(zhǔn)與A4WP的Rezence標(biāo)準(zhǔn)的對比如下：

WPC的Qi標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)點(diǎn)：

成立時(shí)間早，會員多，產(chǎn)品成熟，生態(tài)系統(tǒng)完全，行業(yè)影響力大。

方案成本便宜，普及率高。

充電效率高，可以達(dá)到70%以上。

輻射小，安全性好。

缺點(diǎn)：

充電距離小，需要精確對位，只能一對一充電，但后續(xù)升級后差距不大。

A4WP的Rezence標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)點(diǎn)：

充電距離稍大，移動范圍稍大，可以一對多充電。

缺點(diǎn)：

發(fā)展晚，市場不夠成熟，生態(tài)系統(tǒng)還缺乏。

成本高，短期普及壓力大。

充電效率稍低，存在輻射及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)等。

6、無線充電器的構(gòu)成?

無線充電器主要由三大部分構(gòu)成：主板、線圈和外殼。

其中主板直接決定無線充電器的功能和性能，是無線充電器最為核心的模塊。主板主要由主控芯片、驅(qū)動芯片、功率器件(MOS)、電阻電容及PCB板等構(gòu)成。線圈一般是標(biāo)準(zhǔn)的模塊，相關(guān)的無線充電標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格規(guī)定其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)等。

7、無線充電器的成本和價(jià)格怎么樣?

知道了無線充電器的構(gòu)成，也就大致知道了無線充電器的成本。但由于對功能和性能要求的不同，無線充電器的成本和價(jià)格差異也會非常大。特別是通過認(rèn)證的產(chǎn)品比沒有通過認(rèn)證的產(chǎn)品會高出不少。

但可以肯定的是，無線充電器的利潤還比較高，畢竟還沒有到競爭白熱化的程度。

成本構(gòu)成大致情況如下：

價(jià)格由于不同品牌，不同品質(zhì)，不同功能差異很大，加之比較敏感，就不貼上來了，諒解。

8、產(chǎn)業(yè)鏈情況，有哪些好一點(diǎn)的廠家?

看無線充電器產(chǎn)業(yè)鏈情況，我想重點(diǎn)關(guān)注一下主芯片廠商、線圈廠商、方案公司、品牌廠商等。

主芯片廠商

主芯片廠商主要為歐美廠商，臺灣和大陸廠商也開始成熟了。

相關(guān)廠家，市場才開始，排名比較敏感，暫時(shí)略

線圈廠商

線圈廠商國外有幾家大的廠商，但由于這一塊的技術(shù)要求相對不高，國內(nèi)的廠商已經(jīng)成熟。

相關(guān)廠家，市場才開始，排名比較敏感，暫時(shí)略

方案公司

方案公司主要是采用主芯片廠商提供的主芯片研發(fā)主板，做成PCBA給終端成品廠商供貨。

相關(guān)廠家，市場才開始，排名比較敏感，暫時(shí)略

終端及品牌廠商

終端廠商大的主要有一些以前做手機(jī)配件市場的上市公司等，以前做移動電源和充電器等相關(guān)的廠商也開始介入。終端產(chǎn)品主要出國外，外貿(mào)渠道做的不錯。國內(nèi)有也幾家廠商專注無線充電產(chǎn)品的。

相關(guān)品牌，市場才開始，排名比較敏感，暫時(shí)略

無線充電行業(yè)雖然發(fā)展時(shí)間還不長，但已經(jīng)積累了一批優(yōu)秀的公司，前途不可限量。

9、國內(nèi)外發(fā)展情況怎么樣?

無線充電市場，國外發(fā)展還不錯，國內(nèi)稍微晚一點(diǎn)，迄今為止有60幾款手機(jī)支持無線充電。諾基亞自從推出Lumia 920支持無線充電后，后續(xù)的手機(jī)基本支持無線充電功能。谷歌的手機(jī)基本都支持無線充電，Nexus4、Nexus5等。三星的手機(jī)預(yù)留了接收線圈的觸點(diǎn)。蘋果手機(jī)后續(xù)也會支持無線充電。

國內(nèi)手機(jī)廠商中興和TCL已經(jīng)發(fā)布了相關(guān)的無線充電手機(jī)，各大國產(chǎn)品牌華為、魅族、小米、TCL、步步高、OPPO、聯(lián)想、金立、天宇等都在研發(fā)或開始研發(fā)相關(guān)無線充電手機(jī)。

由于高通及MTK手機(jī)主芯片廠商集成了無線充電功能，后續(xù)國內(nèi)的手機(jī)可能基本支持無線充電，以后，無線充電功能將成為手機(jī)的標(biāo)配。

整個無線充電的技術(shù)發(fā)展開始趨于成熟，相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)鏈也完整了，無線充電市場也開始火爆起來了。

無線充電市場潛力巨大，提前進(jìn)入行業(yè)，且在專心經(jīng)營的一定會有豐厚的回報(bào)，但還在猶豫的一定會錯過機(jī)會。

10、除了手機(jī)，還有哪些地方可以用起來?

無線充電最大的市場是手機(jī)市場，當(dāng)然除了手機(jī)市場還有很多其他應(yīng)用領(lǐng)域，像其他消費(fèi)電子產(chǎn)品市場，平板電腦、穿戴設(shè)備等。

小功率無線充電器產(chǎn)品，家居市場、辦公市場，把無線充電產(chǎn)品嵌入到家里的茶幾、書桌、床頭柜，以及辦公室的辦公桌等。

中小功率的應(yīng)用除了手機(jī)市場，還有游戲市場，玩具市場，另外還有像電動牙刷、電動剃須刀、甚至像成人用品市場等都是一個巨大的市場。

未來像中功率的無線充電產(chǎn)品，主要是未來的家電市場，像PC、TV、家用電器等市場巨大。

未來的大功率的無線充電產(chǎn)品市場，像電動汽車市場、電力市場、工業(yè)市場等。

另外像一些對防水等要求高的市場都是無線充電的一個好的應(yīng)用領(lǐng)域。

11、有哪些機(jī)會點(diǎn)?