无线充电技术介绍系列之一

作者：无线充电圈

这篇文章主要是面对所有无线充电行业的从业人员，而不单纯是技术研发人员，只要你对初高中物理有一些了解我们相信基本能够看懂。后续再陆续推出一些针对不同层次和不同阶段的同行朋友的经典技术文章，希望对无线充电行业有一些积极的帮助。

文章主要解决下面几个问题：

1>无线充电是怎么充电的？
2>无线充电为什么可以无线充电？
3>无线充电是基于什么原理？
4>无线充电器的构成是什么样的？
5>无线充电有什么好处？

第一个问题：无线充电器是怎么充电的

很多人其实对无线充电是怎么充电并没有一个概念，很多人也希望它像WiFi一样，只要有WiFi的地方，连接上就能用。

理想的情况简单认为就是没有线，到处都可以充电。无论是家里、办公室、酒店、咖啡厅、地铁、机场都能随时连接无线充电网给手机充电。估计几年以后无线充电将覆盖每个领域，无处不在。



但现实的情况是无线充电还达不到上面理想的状态，不仅仅是基础设施的问题，而是技术的问题，我们现在的无线充电，充电器和手机的距离一般都在5mm以内（现阶段的Qi标准的无线充电情况），未来的磁共振标准可以做到125px以内（A4WP标准的无线充电情况）。



现在阶段的Qi标准的无线充电器需要紧贴且对位好充电位置，距离充电器位置越远充电效率越低，具体10mm以上基本上不能充电，上下左右移动范围一般一般只有10mm左右，且偏离中心位置远大，充电效率越低。

无线充电的充电效率一般在70%左右，好的可以做到75%左右，差一点的只有65%左右。

随着技术的进步，无线充电的距离和充电效率都将会有很大改善。

第二个问题：无线充电器为什么可以无线充电

无线充电是发射端（充电器）和接收端（手机等）各有一个线圈，发射端把电能通过发射线圈转换为磁场，发射线圈的磁场穿过接收端线圈，根据基础物理的法拉第电磁感应定律，在接收线圈中将产生电场，最后通过接收端输出电能给手机充电。

这是最基本的电场转换为磁场，磁场再转换为电场的电磁场原理。



发射端和接收端如下图所示：



线圈也是无线充电的重点模块，且接收和发射的线圈会有一些差异，Qi标准的发射和接收线圈如下图：



第三个问题：无线充电是基于什么原理

业内有主要两个技术流派，一个是磁感应，一个是磁共振。

业内主要有三大充电标准（关于三大标准的详细介绍后续文章会后介绍，请关注无线充电圈的官方微信：WXCDQ360），分别是WPC公司的Qi标准，PMA公司的Power2.0标准和A4WP公司的Rezence标准，其中WPC和PMA暂时是基于磁感应技术，A4WP是基于磁共振技术。

磁感应技术

基本原理是基于LC谐振原理和磁耦合原理。

发射线圈的固有谐振频率为



接收线圈的固有谐振频率为



发射端线圈的信号频率工作在fp0附近，接收端线圈信号频率工作在fs0附近，且当两个线圈靠的比较近的时候，两个线圈的磁场耦合会比较好，耦合系数M会比较高，这样充电效率就会比较高。Qi标准规定发射和接收之间的能量传输的信号频率为110K~205KHz。



且发射器和接收器之间的通信的传输也是通过两个线圈之间的耦合实现的，接收端把通信信号调制在功率信号上，发射器通过解调把通信信号解调出来，双方通过约定好的协议实现通信的传输。Qi规定的通信信号频率为2KHz。



磁共振技术

磁共振技术和磁感应技术在原理上有类似的地方，也是基于LC谐振原理和磁场耦合原理，只是磁共振往前再走了一步，就是发射端和接收端的功率信号的频率要求会很高，要求接发射和接收端必须都工作在谐振点，且频率相同，因此称为共振。我们知道，在谐振点耦合时，整个效率是最好的，能量的浪费是最小的。

磁共振情况，能量的传输距离稍远一点，但能量的传输频率会高很多。



A4WP规定能量的传输频率为6.78MHz，另外A4WP发送端和接收端的信号通信采用带宽为2.4GHz的Smart Bluetooth通信协议。

关于磁感应和磁共振技术的详细内容在后续的技术文章会有介绍（请关注无线充电圈官方微信：WXCDQ360）

第四个问题：无线充电器的构成是什么样的

无线充电器主要由三个部分构成：外壳、主板和线圈。



主板是整个系统的核心模块，一般包括主芯片，功率器件，其他电子器件等。



第五个问题：无线充电有什么好处

无线充电相对于有线充电，有其独特的优点：

1> 美观，便利，没有线的缠绕，也不需要经常带充电线

2> 方便，兼容，不需要担心充电接头不兼容的问题，也不用担心用的iPhone还是三星等手机

3> 安全、可靠，不存在充电过程中接打电话存在漏电而被高压电击的风险

4> 提高了电池使用寿命，方便持续给电池补充能量而不存在电池过放的情况，提高了电池的循环寿命



说明：有些图片源自于网络，可能是一些公司的产品宣传图片，在此借用，谢谢！


更多无线充电经典技术介绍，敬请关注官方微信：无线充电圈（公众号：WXCDQ360），春节后会陆续发布。