无线充电：偶然的状态

文章：Brian Dipert

在我最近发表的结束时无线充电垫的拆除， 我写：

“在为此拆除进行研究时，我意识到近期背景信息博客文章也可能是有序的。例如，在开始工作之前，我会以为qi（来自无线电力联盟）仍然正式指定仅为5W工作，苹果，LG，三星和其他人的更高功率“快速”收费方法都是所有权的......这最终并非如此，至少不是如此确切地。然后，合并于2015年提供了决斗的双标准替代方法无线电力联盟（A4WP）和权力事项联盟（PMA），现在被称为Airfuel Alliance.。以及家用电器和电动工具等中型电力应用如何......以及电动车等大功率应用？我将触及所有这些主题来到覆盖范围。“

确实是“覆盖范围”这，至少部分地，我将从一些背景开始。无线充电，诸如无线电力传输或无线能量传输之类的术语中的无线充电涉及从充电器“源”到目的地设备“接收器”的能量，而不使用传统的电力电缆。这种能量转移可以主要是完全进行的，以在“水槽”处为电池充电;更广泛地，它可以在直接供电目的地设备中找到使用。但是，由于这篇文章的标题表明，我将重点关注充电应用程序，有点不必要......今天的气化（到目前为止，目前最常见的方法）没有足够的输出来直接为所有基本的设备提供电量。

这种特殊的写作还将专注于无线充电的近场（即关闭距离）实现与远场（即长距离）无线能量传输方法的实现。长距离无线传输可能在例如，向远程设施提供电力，传统电力线安装是成本禁止或以其他方式不可行的，或供电无人机或其他地上操作产品。相反，近距离的无线传输通常用于将内置智能手表，手机，平板电脑，电动牙刷和其他消费电子设备的电池充电，例如，与起搏器和外科士植入人体中的其他产品。

如果您拥有一把电动牙刷，您可能无法意识到它，但您可以从无线充电中受益（是的，我真的需要清洁矿山）。

最后，我个人不包括我接下来的实现 - 选项列表中的导电无线充电。这是因为它常用（例如）与充电站一起充电可移动电池组，是最严格的“无线”。授予的，一个初级电源线（和相关的辅助连接器）不是必需的，但它仍然依赖于能量源和目的地之间的导体到导体（即金属到金属）物理连接。一种s such, the potential for electric shock and other usage issues remains, although it’s somewhat mitigated by the fact that primary power often isn’t switched on until the presence of a valid secondary is first confirmed (via a physical switch flipped during battery “docking,” for example, or a low-voltage signal “handshake” between the two devices).

电感耦合无线充电
电感无线充电利用最初称为众所周知的现象ØRsted的法律, which observes that a steady electrical current passing through a wire creates a transmitted magnetic field around the wire (follow-on Faraday’s Law similarly notes that a change in magnetic flux can induce current flow in a nearby wire, and Maxwell’s equations expand Ørsted’s Law to cover the alternating-current case). Subsequent electromagnetic coupling to another nearby wire generates electrical flow in the second wire.

变压器使用电磁现象与AC电力和磁导核核心一起使用，以通过改变源（初级）和目的地（二次）的线绕组计数来加紧或向下电压。电感充电通常利用基于磁场的传输效果，以在两个电感器之间的窄气隙上传递能量。简单的设计可以万博投注网址直接利用50 Hz或60 Hz电源频率;更复杂的设计提高了传输频率万博投注网址以提高效率。对于电池充电目的，整流器将诱导的交流电转换回直流电流。

在无线能量传输链的任一端添加电容到电感器，并最终使用谐振电路，因此名称谐振电感耦合无线充电。如果主电路和次级电路的谐振频率是相同的（并且与采用的传输频率匹配），则能够在更长的气隙距离下实现高效的传输，而不是其他情况。但是，请记住关闭范围，最有效的谐振频率与较长的辅助跨度不同，从而在充电器设计的两端需要动态调谐能力。

电容耦合无线充电
考虑电容器的基本元素：两个导电元件，它们之间有电介质。现在，使用无线充电器的主节点和次要节点来替换导电元件;这种情况下的电介质是它们之间的气隙，以及塑料外壳和其他中间绝缘材料。这简单地说明了（因为它的名称意味着）电容性无线充电如何与交流传输结合使用。这种方法与电感无线充电相对较少，因为传输有形电量的高电压以及其他问题所需的高电压。但是，该技术还提供了一些比较优势;例如，更紧密的电磁场以及较少的精确的主要辅助对准要求。

无线充电优势
One potentially obvious advantage of the inductive and capacitive coupled approaches in particular, thereby explaining the technology’s frequent use with appliances found in bathrooms and other environments where water-induced electrocution is a possibility, is that both the energy source and battery can be completely embedded within the (respective) charger and destination device, electronically insulated not only from each other but also more generally from all other environmental factors. Water-resistant and -proof system attributes are also attractive for products that will be used under water (exercise watches when swimming, for example), while it’s raining or snowing, or if the owner is perspiring.

当考虑灰尘和其他潜在的污染物时，环境不受水量同样有益。该装置上缺乏所需的电荷电缆连接器还可以降低器件的厚度和其他尺寸，以及其重量和材料成本，后者通过无线充电硬件的增量费用抵消。无线充电也是一种消费者友好的方法。没有必要牢记并将充电器连接到设备;相反，只需将其放置在充电码头附近。

无线充电缺点
效率低下与传统的有线电费方案是任何无线充电方法的一个关键缺点，效率低效率为某种程度的实现依赖性。一种2013年底测试of the wireless charging technology built into Google’s second-generation Nexus 7 tablet, for example, revealed it as taking more than twice as long to fully recharge the tablet’s built-in battery as compared to the micro USB-based alternative, although the wireless charger drew approximately the same power from the wall outlet.

充电效率也有所依赖于消费者在无线充电底座或垫上将设备放置在一起。在这方面，仔细的无线充电器物理设计可能是有益的：例如，自动引导智能手表的充电“摇篮”。普通读者会记得在我最近撕毁的情况下，我妻子对我妻子的令人满意的背向我的妻子的不满意;她更喜欢这个替代方案：

无线充电的其他显着缺陷次数，至少似乎似乎与任何新兴的令人信服的技术一样，是目前存在的几种不相容的无线充电标准。概念上，许多竞争方法非常相似。但是“魔鬼细节”，作为俗话说......协议，电压，频率，天线特征和其他属性细节能够在各种竞争对手之间产生不相容。虽然A4WP和PMA同意在2015年6月合并其努力，但如前所述，这两种方法将仍然存在;为了确保“Airfuel Alliance”伞下的互操作性，需要双模芯片组和其他“桥梁”技术。

qi细节
如前所述，无线电力联盟的QI是当今市场上的主要收费方法，提供智能手机，平板电脑，智能手表等的广泛（和不断增长）采用。还如前所述，QI最初被指定为支持的“基本功率型材”传输和高达5W的接收（并且通常较少，对于诸如可穿戴物品的小容量电池应用）。

但是，作为Consortium的规格修订历史笔记，从规格v1.2.（尽管没有缺席争议），“工业和消费者扩展功率型材”（EPP）扩展功率传输能力高达15W。据我所知，EPP广泛采用，直到规范修订版1.2.2;目前的公共规范是v1.2.3（v1.2.4已发布，但目前仅私下为联盟会员资格）。一种PDF我发现2017年5月滑动甲板来自Qi Chipset供应商NXP还提供了一些有用的背景信息。和这是一个例子市售的15W充电垫。

维基百科说（和其他在线材料概念）规范v1.2.2于2017年中期发表。那么，三星是三星销售“快速充电”垫和兼容的贝布特（随后是公司智能手机，平板电脑等更广泛的采用）从2015年中期开始？据推测，该公司深入了解开发的QI技术（以及记录它们的规格），并使战略决定“跳枪”实施（在与芯片组制造商合作伙伴关系）希望其余的行业将遵循。

它所做的是，虽然有一个“gotcha”或少数人。三星正式规范9W的“快速充电”（从而解释我撕裂的充电垫的9V @ 1A规格）。竞争对手LG随后是“10W”一度的。始终保守的苹果最终推出了它的第一个无线充电的手机，iPhone X，在2017年底为7.5W。并且Google添加了本地（与笨拙配件补充）2018年底，对像素3智能手机家庭的无线充电。最后一个是“Gotcha”的资格赛......未经许可的第三方充电器限制为5W功能。即使是现在，六个月后，您唯一选择10W像素3S充电的选项是谷歌拥有的79美元像素架（由于对兼容性的担忧？盈利能力？两者？你决定）。和speaking of branded chargers, I should also note that Apple’s own AirPower charging mat, launched in September 2017 with a “2018” production estimate, exited last year still MIA, although another in a long lineage of rumors suggests (as I write this in late March 2019) that it’s即将推出。”显然，无线电力发射器设计并不容易。

这就是我现在为你而得到的，除了据猜测，而空中燃料联盟竞争对手仍然存在公开打击良好的战斗，在场景后面，它可能是我之前提到的那些中型和高功率替代应用程序的重新处理（哪个是清晰的，是一个智能移动imho）。我将计划在未来的博客帖子中涵盖那些更高功率的应用程序，以及远场（长途）。直到那么，一如既往，我欢迎您的评论！

-Brian Dipert.是嵌入式Vision Alliance的主编，以及BDTI和InsidedSP主编的高级分析师，该公司的在线通讯。