一、無線充電的起源

     在上世紀初，尼古拉.特斯拉（Nicola Tesla）就進(jin)行過遠(yuan)(yuan)(yuan)距離(li)無線輸電(dian)的實(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)，該項計劃(hua)因資金(jin)等原因中(zhong)途夭折，但遠(yuan)(yuan)(yuan)距離(li)無線供電(dian)技術(shu)一(yi)直在進(jin)行著。研(yan)究(jiu)表明，遠(yuan)(yuan)(yuan)距離(li)傳(chuan)輸電(dian)力，傳(chuan)遞(di)能(neng)(neng)量效率(lv)低、輻射大，目(mu)前還(huan)不能(neng)(neng)現實(shi)，近(jin)距離(li)的能(neng)(neng)量傳(chuan)輸可以做到。

     近幾(ji)年，便攜式電(dian)子產品廣泛使(shi)用(yong)(yong),如(ru)手機、筆記本、平板電(dian)腦(nao)等(deng)移動(dong)設備的(de)電(dian)池(chi)(chi)充(chong)(chong)電(dian)時(shi)都需(xu)要一個充(chong)(chong)電(dian)器，連接(jie)著(zhu)市(shi)電(dian)和移動(dong)設備，使(shi)用(yong)(yong)頻繁且不方便，過多的(de)插拔容易(yi)損壞，也不安全。在(zai)有(you)些(xie)惡劣的(de)工作(zuo)環境(jing)下(xia)，比如(ru)水中，更(geng)需(xu)要避免電(dian)氣接(jie)觸。有(you)些(xie)使(shi)用(yong)(yong)電(dian)池(chi)(chi)的(de)重要設備，由(you)于電(dian)池(chi)(chi)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命有(you)限，當(dang)電(dian)量耗盡時(shi)，需(xu)要將(jiang)設備打(da)開更(geng)換電(dian)池(chi)(chi)也是(shi)(shi)非常麻煩(fan)的(de)事情(qing)，有(you)的(de)也是(shi)(shi)不允許的(de)。因(yin)此這(zhe)種近距離無線供電(dian)技術有(you)著(zhu)廣泛的(de)應用(yong)(yong)前景。

     二、無線充(chong)電(dian)的(de)原理

     目(mu)前，市場比較主(zhu)(zhu)流的無線(xian)(xian)充電(dian)(dian)技(ji)術(shu)主(zhu)(zhu)要(yao)通過三種方式，即(ji)電(dian)(dian)磁感應、無線(xian)(xian)電(dian)(dian)波、以及共(gong)振作用(yong)，其中無線(xian)(xian)電(dian)(dian)波技(ji)術(shu)主(zhu)(zhu)要(yao)使用(yong)在(zai)信(xin)號(hao)的傳輸。

     （一(yi)）電磁感應

     Qi標準采(cai)用的(de)(de)是(shi)最為主(zhu)流的(de)(de)電磁感(gan)應技術，下面(mian)是(shi)WPC(Qi)系統的(de)(de)概(gai)述

     上圖顯示了一(yi)個(ge)(ge)WPC型電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)式(shi)無(wu)線(xian)充電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)的(de)(de)結構圖。發(fa)射器(qi)由一(yi)個(ge)(ge)AC/DC功率(lv)轉換、驅動器(qi)、發(fa)射線(xian)圈(quan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)壓電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)檢測(ce)和控制器(qi)組(zu)成(cheng)。接(jie)收(shou)(shou)器(qi)由一(yi)個(ge)(ge)接(jie)收(shou)(shou)線(xian)圈(quan)、整(zheng)(zheng)流(liu)、電(dian)(dian)(dian)(dian)壓調節和控制器(qi)組(zu)成(cheng)。電(dian)(dian)(dian)(dian)路負載可以是任(ren)何電(dian)(dian)(dian)(dian)池供電(dian)(dian)(dian)(dian)設(she)備，比(bi)如：一(yi)部手(shou)機。在(zai)這個(ge)(ge)無(wu)線(xian)充電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)中， AC電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)過發(fa)射器(qi)驅動線(xian)圈(quan)后形成(cheng)耦(ou)(ou)合磁場，能量(liang)通過該磁場從發(fa)送器(qi)傳輸至接(jie)收(shou)(shou)機。發(fa)射器(qi)驅線(xian)圈(quan)所(suo)產生(sheng)的(de)(de)場力線(xian)耦(ou)(ou)合至接(jie)收(shou)(shou)器(qi)線(xian)圈(quan)。耦(ou)(ou)合場力線(xian)在(zai)二次繞組(zu)中形成(cheng)AC電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，對(dui)其整(zheng)(zheng)流(liu)便(bian)可產生(sheng)DC電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，從而得(de)到所(suo)需(xu)(xu)要的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)源。在(zai)使用(yong)時需(xu)(xu)要注意(yi)，這種(zhong)充電(dian)(dian)(dian)(dian)方式(shi)是松散耦(ou)(ou)合的(de)(de)，接(jie)收(shou)(shou)器(qi)要盡量(liang)靠近發(fa)送器(qi)才(cai)能得(de)到較高(gao)的(de)(de)傳輸效率(lv)。

     （二）電磁共振

     從發(fa)射端(duan)發(fa)出的電磁波頻(pin)率與接收端(duan)的諧振頻(pin)率一(yi)(yi)致,使兩個線圈產生(sheng)共振,實現能量(liang)的傳遞，能在(zai)一(yi)(yi)定距(ju)離內,透過所有(you)非金屬(shu)實現能量(liang)傳遞,但卻不能透過金屬(shu)介質。

     發(fa)射的電(dian)波接收(shou)后轉化為電(dian)流，經(jing)過一個LC電(dian)路發(fa)生(sheng)共(gong)振（相當(dang)于物理里(li)機械的共(gong)振），加強共(gong)振的這(zhe)個頻(pin)率的電(dian)波信號(hao)，再進行還(huan)原，放大，實現能量的傳輸。

     （三）電磁共振的使用(yong)有著(zhu)固有的特性和缺陷，歸(gui)納為以(yi)下幾(ji)點(dian)：

     1.電磁共振實現的(de)前(qian)提條件是發(fa)射端(duan)與接(jie)收端(duan)的(de)諧振頻率必需(xu)完(wan)全相同。

     2.電(dian)磁共振以(yi)“電(dian)能(neng)一-磁能(neng)一-電(dian)能(neng)”的方式實現(xian)能(neng)量的傳遞(di)，是一個開放的系(xi)統，存(cun)在(zai)著電(dian)磁的輻射和能(neng)量的損失。因(yin)而，實際效(xiao)率(lv)很難超(chao)過 8 0 ％，較遠距離的傳輸，效(xiao)能(neng)更低(di)，難符合節能(neng)的要求。

     3.電磁共(gong)振(zhen)能穿透(tou)非金(jin)屬的(de)介(jie)質，卻無(wu)法穿透(tou)金(jin)屬。使用時，可以利用這點來實現對(dui)其自身(shen)的(de)EMI輻(fu)射(she)的(de)控制。

     4.在近距離(li)的(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)共振(zhen)中，還存在著空振(zhen)高壓(ya)的(de)(de)(de)問題。接(jie)收(shou)電(dian)路(lu)中，帶(dai)有(you)負(fu)(fu)載和沒有(you)加負(fu)(fu)載的(de)(de)(de)時候(hou)，電(dian)壓(ya)相差數倍(bei)甚至是十倍(bei)以上，接(jie)收(shou)電(dian)路(lu)空載時，因(yin)為電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)大幅度提升，將負(fu)(fu)載損壞。這是無線供電(dian)中難以使用(yong)電(dian)磁(ci)共振(zhen)方式的(de)(de)(de)原因(yin)。

     （四）無(wu)線充(chong)電的(de)問題

     無論采用(yong)哪(na)一(yi)種(zhong)無線供(gong)電(dian)(dian)(dian)方(fang)案(an)，都存在(zai)一(yi)些關鍵問題(ti)(ti)有待解(jie)決。一(yi)是傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)(lv)不高的(de)問題(ti)(ti)，二(er)是充(chong)電(dian)(dian)(dian)過程(cheng)中產生對(dui)外輻射問題(ti)(ti)，三是有效(xiao)傳(chuan)輸(shu)距離的(de)問題(ti)(ti)和(he)傳(chuan)輸(shu)功(gong)率(lv)(lv)的(de)問題(ti)(ti)。目前的(de)大部(bu)分采用(yong)Qi標(biao)準的(de)無線充(chong)電(dian)(dian)(dian)方(fang)案(an)，能(neng)量的(de)傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)(lv)可以保持在(zai)70%左右，與(yu)有線的(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)方(fang)式很接近。而且無線充(chong)電(dian)(dian)(dian)裝置都采用(yong)智能(neng)化控制，能(neng)自(zi)動識別負載(zai)是否完(wan)成充(chong)電(dian)(dian)(dian)，比不能(neng)識別是否充(chong)電(dian)(dian)(dian)完(wan)成的(de)傳(chuan)統充(chong)電(dian)(dian)(dian)器更加環(huan)保，電(dian)(dian)(dian)能(neng)利用(yong)率(lv)(lv)更高。

     無線充(chong)電(dian)(dian)聯盟所(suo)制定的(de)規范文件要(yao)求(qiu)，使(shi)用(yong)無線充(chong)電(dian)(dian)的(de)產品(pin)工作頻率設定的(de)范圍是50HZ—60HZ，在(zai)(zai)理論(lun)上其電(dian)(dian)磁輻(fu)(fu)射與普通(tong)小(xiao)家(jia)(jia)(jia)(jia)電(dian)(dian)相(xiang)當(dang)，而(er)且這個標準低于國際非(fei)電(dian)(dian)離輻(fu)(fu)射防(fang)護委(wei)員(yuan)會（ICNIRP）所(suo)頒(ban)布的(de)對(dui)于公眾接觸產品(pin)的(de)電(dian)(dian)磁場接觸限值(zhi)，該(gai)限值(zhi)目(mu)前已得(de)到超過35個國家(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)(jia)(jia)委(wei)員(yuan)會審核通(tong)過。也有些專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)(jia)(jia)表示，產生輻(fu)(fu)射的(de)不(bu)僅僅是無線充(chong)電(dian)(dian)器(qi)，電(dian)(dian)腦(nao)、手機(ji)、WiFi、電(dian)(dian)視、微波爐等同樣有輻(fu)(fu)射，存在(zai)(zai)一個疊加輻(fu)(fu)射的(de)問(wen)題，專(zhuan)(zhuan)家(jia)(jia)(jia)(jia)提醒，在(zai)(zai)使(shi)用(yong)具有電(dian)(dian)磁輻(fu)(fu)射的(de)產品(pin)時，最好保(bao)持適當(dang)的(de)距(ju)離，使(shi)用(yong)之后養成(cheng)洗臉、洗手的(de)習慣，以有效降低電(dian)(dian)磁輻(fu)(fu)射對(dui)健康造成(cheng)的(de)不(bu)良影(ying)響(xiang)。