关于无线充电的三大标准和四种实现方式的介绍

传统的充电方式需要使用线缆连接电路和终端设备，这在某种程度上限制了终端设备的设计，在安全性和灵活性上都做出了让步，如今无线充电技术使得终端设备和充电器等各个环节都摆脱了线路的限制，实现电器和电源完全分离，在如今科学技术飞速发展的今天，无线充电的技术已经开始在各领域中探索运用，显示出了广阔的发展前景，今天就来了解下无线充电的三大标准和四种实现方式。

主流的无线充电标准有：Qi标准、PMA标准、A4WP标准

Qi标准：Qi标准是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟(WPC，2008年成立)推出的无线充电标准，其采用了目前最为主流的电磁感应技术，具备兼容性以及通用性两大特点。只要是拥有Qi标识的产品，都可以用Qi无线充电器充电。2017年2月，苹果加入WPC。

PMA标准：PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准，在无线充电领域中具有领导地位。PMA也是采用电磁感应原理实现无线充电。目前已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟。

A4WP：Alliance for Wireless Power标准，2012年推出，目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。A4WP采用电磁共振原理来实现无线充电。

无线供电原理及实现方法

无线充电利用电磁波感应原理进行充电，原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流。

2007年6月麻省理工学院以Marin Soljacic为首的研究团队首次演示了利用电磁感应原理的灯泡无线供电技术，他们可以在一米距离内无线给60瓦的灯泡提供电力，电能传输效率高达75%。

研究者由此设想电源可以在这范围内为电池进行无线充电，进而推想只需要安装一个电源，即可为整个屋里的用电器供电。传输线圈的工作频率在兆赫兹范围，接收线圈在非辐射磁场内部发生谐振，以相同的频率振荡，然后有效的通过磁感应进行电能传输。

图：无线充电原理

实现无线充电技术主要通过四种方式：电磁感应式、磁场共振式、无线电波式、电场耦合式。

1、电磁感应式

1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉就已经做了无线输电试验，实现了交流发电。迈克尔·法拉第发现电磁感应原理，电流通过线圈会产生磁场，其他未通电的线圈靠近磁场就会产生电流。

图：电磁感应式原理

电磁感应式充电：初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应技术。

电磁感应式是当前最成熟、最普遍的无线充电技术，原理有些类似于变压器。

图：电动汽车无线充电原理

2、磁场共振式

图：磁场共振方式原理

磁场共振充电由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。

相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。

3、无线电波式

无线电波式充电：这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从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。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。

整个传输系统包括微波源、发射天线、接收天线3部分;微波源内有磁控管，能控制源在2. 45 GHz频段输出一定的功率。

图：无线电波充电示意图

4、电场耦合式

电场耦合式充电原理：利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力。一般充电模块是由2个非对称偶极子按垂直方向排列而成的，这组偶极子各由供电部分和接收部分的活性炭电极和接地电极组成。无线供电模块就是通过这2个非对称偶极子的电场耦合而产生的感应电场来供电的。

电场耦合方式的特点大致有三：①充电时可实现位置自由，②电极薄，③电极部的温度不会上升。因此不仅能够提供便利性，而且还可降低系统成本。目前已试制完成为平板终端及电子书等便携终端进行无线供电的供电台。

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