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探究如今最火的“无线充电”是如何实现的?

2019-09-29 15:44
爱电子
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要说2018年手机市场最火热的创新是什么,那可以说是全面屏,要是2019年手机市场最大的亮点是什么,可以是四摄或者5G芯片,也可以是无线充电,因为目前小米、华为、苹果、OPPO等都采用了无线充电技术。到底是如何实现无线充电的,本文带大家来了解一下。中学物理里面有个电磁感应,这个可以说是开创了无线传输和电子信息新时代的一个发现。无线充电技术可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式,对手机充电的Qi方式, 大功率无线充电常采用谐振式由供电设备将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量,两者之间不用电线连接。


常见的实现无线充电方式

一、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也基本都是使用的这种感应式充电,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。

二、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受装置组成,可以捕捉到由墙壁弹回的无线电波能量,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。其优点是传输间隔中等传输速度较快,但缺点是安稳性、安全性都比较低,而且需要一定的成本投入研发。

三、电场耦合充电

这种方式可以看作是谐振式的加强版,它需要发射和接收两个共振系统,可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。经过产生多次共振,感应器表面就会集聚足够的能量,这样接收端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。

四、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。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免受外界因素干扰。

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,比如我们手机需要用得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。而且提高充电便捷化的同时,也在某种程度上统一了各类充电器,减少了资源浪费。在未来,无线充电将成为一种趋势。


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