無線充電技術(shù)的探究

王凱

摘 要：隨著智能科技的快速發(fā)展，特別是智能手機(jī)以及其他智能電子設(shè)備普及的逐步普及，促使很多以電池供電的消費(fèi)類電子設(shè)備深入了人們的生活，進(jìn)而導(dǎo)致家里到處都存在這成捆的電線，因此，無線充電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)如今，無線充電已經(jīng)在很多高端智能設(shè)備上有所應(yīng)用，當(dāng)然由于該項技術(shù)具有一定的前瞻性，因此其仍然處于不斷完善的狀態(tài)，本文將會重點對智能移動設(shè)備的無線充電技術(shù)進(jìn)行研究，分析無線充電技術(shù)的構(gòu)成，并進(jìn)一步的研究無線充電技術(shù)存在的問題，最后對無線充電技術(shù)提出了一些展望。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)備；無線充電；無線充電技術(shù)

無線充電技術(shù)是相對于有線充電技術(shù)而言的，在無線充電技術(shù)的支持下，使用電池進(jìn)行功能的設(shè)備可以不需要借助于電線，能夠利用電磁感應(yīng)、電磁耦合等多種方式對設(shè)備進(jìn)行充電，無線充電技術(shù)的實現(xiàn)，依托于無線電能的書中技術(shù)，即采用磁共振的方式，實現(xiàn)充電器與設(shè)備之間的電荷傳輸。無線充電設(shè)備可以彌補(bǔ)有線充電的一些弊端，特別是無需考慮充電接口是否適配的問題。無線充電技術(shù)能夠自動的對一些有充電需求的智能電器設(shè)備進(jìn)行無線充電，在充電完成后，無線充電器還能夠進(jìn)入節(jié)點待機(jī)狀態(tài)。因此，相對來說，無線充電具有節(jié)約資源的作用，與此同時，無線充電設(shè)備相對也具有安全性的優(yōu)勢，能夠在一些特殊的環(huán)境下適用，比如無線充電器可以在潮濕環(huán)境中持續(xù)為手機(jī)輸送電能。無線充電技術(shù)在架構(gòu)上相對不復(fù)雜，其基本包含兩個模塊，一個是插座上的發(fā)信器，也就是說，需要擁有一個設(shè)備可以發(fā)送電能，其次就是電子產(chǎn)品的接收器核心的功率傳輸器件是一對線圈，發(fā)射線圈與接收線圈，發(fā)射線圈集成在無線充電器里面，接收線圈集成在手機(jī)里面，只要兩者的距離達(dá)到一定的范圍時，能量就可以從無線充電器傳輸?shù)绞謾C(jī)電池中。目前在市面上已經(jīng)有一部分手機(jī)能夠支持無線充電，比如三星S8，以及最新推出的iPhoneX等等。

1、智能設(shè)備無線充電技術(shù)實現(xiàn)方式的分析

1.1電磁感應(yīng)方式，手機(jī)無線充電最常見的方式就是電磁感應(yīng)方式，這種方式重點是利用電磁感應(yīng)技術(shù)實現(xiàn)無線充電，實際上就是基于一個磁芯兩個點去構(gòu)成的，就是利用線圈內(nèi)的能量的狐臭年底來實現(xiàn)電源的傳輸。無線充電器內(nèi)部的先驅(qū)會凈單位空間距離的雌蟬變?yōu)殡姶艌觯瑥亩軌虮皇謾C(jī)接受終端的線圈接收，最終實現(xiàn)充電過程。相對來說電磁感應(yīng)的無線充電方式也比較簡單，成本也比較低。當(dāng)然這種充電模式的缺點也十分明顯，就是手機(jī)無線充電器會受到距離的影響，記憶力越大，則電磁感應(yīng)裝置輸送電能的能力越弱，因此，這種無線充電的方式，要求手機(jī)需要貼近無線充電設(shè)備，因此這并不沒有真正意義上實現(xiàn)無線充電。

1.2電場耦合的方式，電場耦合方式是目前在智能設(shè)備中比較常見的一種唔信啊充電的方式名器與電磁感應(yīng)的充電方式有明顯的不同，其傳輸電能的媒介基礎(chǔ)不再是磁場，而是電場，電場耦合系統(tǒng)中包括兩組電極（分別為接地的負(fù)電極和產(chǎn)生電場的正電極）、振蕩器、放大器升壓 / 降壓電路、整流電路等。

振蕩器能夠?qū)⑤斎氲闹绷麟?，轉(zhuǎn)變成為交流電，放電器以及升壓電路能夠在短時間內(nèi)提高交流電的電壓，例如接入額定電壓為2V的適配器，經(jīng)過振蕩器、放大器和升壓電路之后，就能夠產(chǎn)生一個1kV的高壓電，從而促使正電極能夠產(chǎn)生一個高壓電場，受電端與之相對應(yīng)，可以接受到高壓電場所輸送的額定電能，通過手機(jī)內(nèi)部的降壓電路以及整流電流，就能夠產(chǎn)生滿足手機(jī)充電需求的低壓穩(wěn)定的電流供應(yīng)。這種方式目前逐步成為了行業(yè)內(nèi)研究的重點，其主要優(yōu)勢如下：手機(jī)在充電過程中，可以在小范圍內(nèi)移動，在充電過程中，手機(jī)不會因為充電時間較長而出現(xiàn)明顯的發(fā)熱情況。

1.3微波諧振的傳輸方式，諧振微波諧振的無線充電方式，同樣也剛剛被開發(fā)不久，這一項技術(shù)也是未來可能會普及的重點技術(shù)，該技術(shù)與電磁感應(yīng)、電場耦合等方式有著明顯的區(qū)別，就是該種無線充電的方式能夠?qū)㈦娔苄盘栟D(zhuǎn)換為微波，即將微波作為傳遞信號的主要方式，這種方式相當(dāng)于我們在日常生活中比較常用的WIFI無線網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送電能方和接收電能方，都有一枚特別的天線.微波的頻率在300MHz ～ 300GHz，波長則在毫米到米的數(shù)量級。微波傳輸能量的能力非常巨大，家庭中微波爐即是用到它的熱效應(yīng)，而英特爾的微波無線充電技術(shù)，則是將微波信號轉(zhuǎn)換為電信號而已。

雖然微波諧振技術(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用，但是其缺點也是相當(dāng)明顯的，微波能量并不能實現(xiàn)對充電設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的供應(yīng)，也是說，微波諧振的充電方式的能源利用效率偏低。但是它的優(yōu)點是位置高度靈活，只需要在手機(jī)附近防止充電插座就可以。此無線充電系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，還設(shè)計了配套軟件，提供了充電設(shè)備檢測、智能控制、設(shè)備位置校驗等功能；更為強(qiáng)大的是，該軟件可以控制發(fā)射端的電磁波發(fā)射范圍和方向，以充分保證無線充電效率

2、智能設(shè)備無線充電的發(fā)展未來

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及，未來智能設(shè)備無線充電領(lǐng)域的技術(shù)可能越來越多，無線充電技術(shù)的實現(xiàn)方式也將會日益的更新。值得一提的是，目前已經(jīng)有一部分學(xué)者提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)實現(xiàn)無線充電，如國外學(xué)者研究的PoWiFi借助了一項名為 “Ambient Backscatter”的新技術(shù)，該技術(shù)也被稱為WiFi背向反射技術(shù)——其讓兩個沒有電池的無線射頻設(shè)備通過反向散射實現(xiàn)雙方無線信號通信，并依靠無線射頻捕獲的信號為設(shè)備供電（即發(fā)出的無線電波被轉(zhuǎn)換成直流電）。當(dāng)然，目前這一技術(shù)并沒有被完全的應(yīng)用在手機(jī)、平板電腦等一些智能設(shè)備上，其建立基礎(chǔ)為向物聯(lián)網(wǎng)底層的傳感器供電，顯然它的目標(biāo)不是向電池供電，而是向無線傳感器的方向發(fā)展，或許這種技術(shù)將會成為未來主要的研究方向。

本文在研究中，主要提到了三種不同的無線充電技術(shù)實現(xiàn)方式，其中電磁感應(yīng)方式的成本較低，而且應(yīng)用比較廣泛，是目前很多智能設(shè)備實現(xiàn)無線充電的主要方式，相對與電場耦合、微波諧振等方式來說，電磁感應(yīng)方式明顯適應(yīng)性更強(qiáng)一些，因此對于智能設(shè)備無線充電技術(shù)的研究可能還需要從優(yōu)化電磁感應(yīng)無線充電的途徑入手。

3、總結(jié)

相對于傳統(tǒng)的有限充電方式來說，無線充電方式具有較多的優(yōu)勢，比如相對于有線充電來說，無需機(jī)械接口，使用過程中更安全，另外，無線充電設(shè)備可以極大提高日常使用的便捷性與通用性，代表著未來技術(shù)的發(fā)展趨勢與生活方式。隨著下一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以無線 / 智能設(shè)備配套應(yīng)用為代表的無線充電技術(shù)將迎來爆發(fā)式增長與長足。

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