2020-12-10
隨著物聯網、可穿戴和便攜式設備的發展,人們對智能電子產品的依賴越來越大。但是零亂的充電線往往會讓消費者頭疼,頻繁的插拔電線也會對充電接口造成一定的損壞,于是人們開始尋求新的充電方式來改變這種情況。如今,越來越多的電子設備開始采用無線充電技術。
日前,小米10“超級杯”系列在小米十周年發布會上發布,將無線充電功率提升至50W。理論上,通過無線充電給手機充滿電需要40分鐘。與此同時,小米還推出了兩款無線充電配件,以滿足手機的需求。用無線充電技術吸引眼球的不是小米家族。在華為和三星今年發布的新產品中,無線充電技術也能不斷看到。
那么,無線充電的基本原理是什么呢?有線充電和無線充電對硬件有什么不同要求?隨著無線充電技術的發展,未來有線充電會不會完全被取代?
一、手機通過電磁感應進行無線充電。
簡單來說,無線充電技術是一種非物理接觸的電能傳輸方式,對充電器的位置沒有限制。使用時,只需將移動設備放在充電板上即可完成充電。
現在,無線充電作為一種便攜式的充電方式,已經應用于生活很多方面,其應用范圍主要包括各種低功耗電子設備,像手機、平板電腦、電動牙刷、手環、電子表、電子眼鏡等。
公共場合里,無線充電技術常被用于提供公益的租賃充電服務,也將成為未來生活中的重要應用場景,比方為電動汽車擺脫笨重的充電電纜,實現隨時隨地充電。
那么如何完成充電?“無線充電技術起源于1890年尼古拉·特斯拉的無線電力傳輸思想。主要理論基礎是電磁感應,可以簡單理解為‘電生磁,磁生電’的原理。”廈門大學信息學院副院長洪學敏教授說。
以手機的無線充電器為例,無線充電器有一個繞有線圈的磁芯。充電器內部的電流通過線圈時,會產生感應磁場,電磁場可以在空間傳播。同時手機中有一個相應的接收線圈,可以在一定的空間內接收充電器發出的電磁場,經過電路處理后再給手機充電。
隨著充電技術的不斷發展,可以通過磁共振、電場耦合、無線電波傳輸等方式實現無線充電。但專家認為,幾種主要的無線充電方式各有利弊,目前接近完美的無線充電方式還未出現。
“電磁感應是成熟的可以大規模推廣的方式。它對環境的適應性強,已經商業化和產業化。”華東師范大學通信與電子工程學院、上海多維度信息處理重點實驗室的李慶利教授表示,這種方法使用的電磁波頻率較低,遠場只有少量電磁波,不會對其他設備造成太大的電磁干擾。但是這種方法充電效率低,一定程度上很難滿足大功率電器的充電要求。
另外,磁共振無線充電方式具有傳輸距離遠、一對多無線充電的優點,適合未來新能源汽車無線充電、公共場所無線充電等應用場景,但現在技術發展還不夠成熟。同時,無線電波與電場耦合的無線充電技術未來的工業應用場景有待進一步探索。