前言

現(xiàn)階段，無線充電存在四種不同的方式：電磁感應方式、電磁共振方式、電場耦合方式、無線電波方式。其中用在手機無線充電的技術主要是電磁感應技術和電磁共振技術，當然，無線充電一旦突破技術壁壘，在以后的家電，以及發(fā)展勢頭正猛的電動汽車上同樣具有非常廣闊的前景。

一、電磁感應方式

我們今天見到的各類無線充電技術，大多是采用電磁感應技術，我們可以將這項技術看作是分離式的變壓器。

我們知道，現(xiàn)在廣泛應用的變壓器由一個磁芯和二個線圈(初級線圈、次級線圈)組成；當初級線圈兩端加上一個交變電壓時，磁芯中就會產生一個交變磁場，從而在次級線圈上感應一個相同頻率的交流電壓，電能就從輸入電路傳輸至輸出電路。

如果將發(fā)射端的線圈和接收端的線圈放在兩個分離的設備中，當電能輸入到發(fā)射端線圈時，就會產生一個磁場，磁場感應到接收端的線圈、就產生了電流，這樣我們就構建了一套無線電能傳輸系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)的主要缺陷在于，磁場隨著距離的增加快速減弱，一般只能在數(shù)毫米至10厘米的范圍內工作，加上能量是朝著四面八方發(fā)散式的，因此感應電流遠遠小于輸入電流，能源效率并不高。但對于近距離接觸的物體這就不存在問題了。

最早利用這一原理的無線充電產品是電動牙刷——電動牙刷由于經常接觸到水，所以采用無接點充電方式，可使得充電接觸點不暴露在外，增強了產品的防水性，也可以整體水洗。

在充電插座和牙刷中各有一個線圈，當牙刷放在充電座上時就有磁耦合作用，利用電磁感應的原理來傳送電力，感應電壓經過整流后就可對牙刷內部的充電電池充電。

電磁感應方式的特點是傳輸距離短、使用位置相對固定，但是能量效率較高、技術簡單，很適合作為無線充電技術使用。

二、電磁共振方式

與電磁感應方式相比，電磁共振技術在距離上就有了一定的寬容度，它可以支持數(shù)厘米至數(shù)米的無線充電，使用上更加靈活。

電磁共振同樣要使用兩個規(guī)格完全匹配的線圈，一個線圈通電后產生磁場，另一個線圈因此共振、產生的電流就可以點亮燈泡或者給設備充電。

除了距離較遠外，電磁共振方式還可以同時對多個設備進行充電，并且對設備的位置并沒有嚴格的限制，使用靈活度在各項技術中居于榜首。

在傳輸效率方面，電磁共振方式可以達到40%～60%，雖然相對較低但也進入商用化沒有任何問題。

電磁共振方式將電能以電磁波“射頻”或非輻射性諧振“磁共振”等形式傳輸，它具有較高的效率和非常好的靈活性，是目前業(yè)內的開發(fā)重點。

三、電磁耦合方式

相對于傳統(tǒng)的電磁感應式，電場耦合方式有三大優(yōu)點：充電時設備的位置具備一定的自由度；電極可以做得很薄、更易于嵌入；電極的溫度不會顯著上升，對嵌入也相當有利。

首先在位置方面，雖然它的距離無法像磁共振那樣能達到數(shù)米的長度，但在水平方向上也同樣自由，用戶將終端隨意放在充電臺上就能夠正常充電。

我們可以看到電場耦合與電磁感應的對比結果，電極或線圈間的錯位用dz/D（中心點距離/直徑）參數(shù)來表示，當該參數(shù)為0時，表示兩者完全重合，此時能效處于最高狀態(tài)。

當該參數(shù)為1時，表示兩者完全不重合。我們可以看到，此時電場耦合方式只是降低了20%的能量輸入，設備依然是可以正常充電，而電磁感應式稍有錯誤、能量效率就快速下降，錯位超過0.5時就完全無法正常工作，因此，電磁感應式總是需要非常精確的位置匹配。

電場耦合方式的第二個特點是電極可以做到非常薄，比如它可以使用厚度僅有5微米的銅箔或者鋁箔，此外對材料的形狀、材料也都不要求，透明電極、薄膜電極都可以使用，除了四方形外，也可以做成其他任何非常規(guī)的形狀。

這些特性決定了電場耦合技術可以被很容易地整合到薄型要求高的智能手機產品中，這也是該技術相對于其他方案最顯著的優(yōu)點。顯而易見，若采用電場耦合技術，智能手機廠商在設計產品時就有很寬松的自由度，不會在充電模塊設計上遭受制肘。

第三個優(yōu)點就是電極部分的溫度并不會上升——困擾無線充電技術的一個難題就是充電時溫度較高，會導致接近電極或線圈的電池組受熱劣化，進而影響電池的壽命。

電場耦合方式則不存在這種困擾，電極部分的溫度并不會上升，因此在內部設計方面不必太刻意。電極部分不發(fā)熱主要得益于提高電壓，如在充電時將電壓提升到1.5kv左右，此時流過電極的電流強度只有區(qū)區(qū)數(shù)毫安，電極的發(fā)熱量就可以控制得很理想。

不過美中不足的是，送電模塊和受電模塊的電源電路仍然會產生一定的熱量，一般會導致內部溫度提升10～20℃左右，但電路系統(tǒng)可以被配置在較遠的位置上，以避免對內部電池產生影響。

電場耦合方式具有體積小、發(fā)熱低和高效率的優(yōu)勢，缺點在于開發(fā)和支持者較少，不利于普及。

四、微波諧振方式

英特爾公司是微波諧振方式的擁護者，這項技術采用微波作為能量的傳遞信號，接收方接受到能量波以后，再經過共振電路和整流電路將其還原為設備可用的直流電。

這種方式就相當于我們常用的Wi-Fi無線網絡，發(fā)收雙方都各自擁有一個專門的天線，所不同的是，這一次傳遞的不是信號而是電能量。

微波的頻率在300MHz～300GHz之間，波長則在毫米-分米-米級別，微波傳輸能量的能力非常強大，我們家庭中的微波爐即是用到它的熱效應，而英特爾的微波無線充電技術，則是將微波能量轉換回電信號。

微波諧振方式的缺點相當明顯，就是能量是四面八方發(fā)散的，導致其能量利用效率低得出奇，如英特爾的這套方案，供應電力低至1瓦以下，乍一看起來實用性相當有限。而它的優(yōu)點，則是位置高度靈活，只要將設備放在充電設備附近即可，對位置的要求很低，是最符合自然的一種充電方式。

我們可以看到，當設備收發(fā)雙方完全重合時，電磁感應和微波諧振方式的能量效率都達到峰值，但電磁感應明顯優(yōu)勝。不過隨著X-Y方向發(fā)生位移，電磁感應方式出現(xiàn)快速的衰減，而微波諧振則要平緩得多，即便位移較大也具有相當?shù)目捎眯浴?/p>

盡管能量和效率處于較低的水平上，乍看實用價值較為有限，但作為PC業(yè)的巨頭，英特爾具有化腐朽為神奇的本領，而它的做法也相當巧妙：英特爾將超極本設計為無線充電的發(fā)送端，手機作為接收端，這樣只要手機放在超極本旁邊，就能夠在不知不覺中、連續(xù)不斷地充電——相信在上班時，大多數(shù)用戶都有將手機放在桌面上的習慣，此時充電工作就可以在后臺開始了。

即便英特爾所用的微波諧振方式只能充入很低的電量，但在長時間的充電下，智能手機產品的電力幾乎將永不衰竭，至少從用戶角度上看是這樣，因為只要他攜帶著筆記本電腦、就根本不再需要關注充電問題。

無線微波方式雖然能效很低，但使用最為方便。