无线充电技术的探究

王凯

摘 要：随着智能科技的快速发展，特别是智能手机以及其他智能电子设备普及的逐步普及，促使很多以电池供电的消费类电子设备深入了人们的生活，进而导致家里到处都存在这成捆的电线，因此，无线充电技术应运而生。现如今，无线充电已经在很多高端智能设备上有所应用，当然由于该项技术具有一定的前瞻性，因此其仍然处于不断完善的状态，本文将会重点对智能移动设备的无线充电技术进行研究，分析无线充电技术的构成，并进一步的研究无线充电技术存在的问题，最后对无线充电技术提出了一些展望。

关键词：智能设备；无线充电；无线充电技术

无线充电技术是相对于有线充电技术而言的，在无线充电技术的支持下，使用电池进行功能的设备可以不需要借助于电线，能够利用电磁感应、电磁耦合等多种方式对设备进行充电，无线充电技术的实现，依托于无线电能的书中技术，即采用磁共振的方式，實现充电器与设备之间的电荷传输。无线充电设备可以弥补有线充电的一些弊端，特别是无需考虑充电接口是否适配的问题。无线充电技术能够自动的对一些有充电需求的智能电器设备进行无线充电，在充电完成后，无线充电器还能够进入节点待机状态。因此，相对来说，无线充电具有节约资源的作用，与此同时，无线充电设备相对也具有安全性的优势，能够在一些特殊的环境下适用，比如无线充电器可以在潮湿环境中持续为手机输送电能。无线充电技术在架构上相对不复杂，其基本包含两个模块，一个是插座上的发信器，也就是说，需要拥有一个设备可以发送电能，其次就是电子产品的接收器核心的功率传输器件是一对线圈，发射线圈与接收线圈，发射线圈集成在无线充电器里面，接收线圈集成在手机里面，只要两者的距离达到一定的范围时，能量就可以从无线充电器传输到手机电池中。目前在市面上已经有一部分手机能够支持无线充电，比如三星S8，以及最新推出的iPhoneX等等。

1、智能设备无线充电技术实现方式的分析

1.1电磁感应方式，手机无线充电最常见的方式就是电磁感应方式，这种方式重点是利用电磁感应技术实现无线充电，实际上就是基于一个磁芯两个点去构成的，就是利用线圈内的能量的狐臭年底来实现电源的传输。无线充电器内部的先驱会净单位空间距离的雌蝉变为电磁场，从而能够被手机接受终端的线圈接收，最终实现充电过程。相对来说电磁感应的无线充电方式也比较简单，成本也比较低。当然这种充电模式的缺点也十分明显，就是手机无线充电器会受到距离的影响，记忆力越大，则电磁感应装置输送电能的能力越弱，因此，这种无线充电的方式，要求手机需要贴近无线充电设备，因此这并不没有真正意义上实现无线充电。

1.2电场耦合的方式，电场耦合方式是目前在智能设备中比较常见的一种唔信啊充电的方式名器与电磁感应的充电方式有明显的不同，其传输电能的媒介基础不再是磁场，而是电场，电场耦合系统中包括两组电极（分别为接地的负电极和产生电场的正电极）、振荡器、放大器升压 / 降压电路、整流电路等。

振荡器能够将输入的直流电，转变成为交流电，放电器以及升压电路能够在短时间内提高交流电的电压，例如接入额定电压为2V的适配器，经过振荡器、放大器和升压电路之后，就能够产生一个1kV的高压电，从而促使正电极能够产生一个高压电场，受电端与之相对应，可以接受到高压电场所输送的额定电能，通过手机内部的降压电路以及整流电流，就能够产生满足手机充电需求的低压稳定的电流供应。这种方式目前逐步成为了行业内研究的重点，其主要优势如下：手机在充电过程中，可以在小范围内移动，在充电过程中，手机不会因为充电时间较长而出现明显的发热情况。

1.3微波谐振的传输方式，谐振微波谐振的无线充电方式，同样也刚刚被开发不久，这一项技术也是未来可能会普及的重点技术，该技术与电磁感应、电场耦合等方式有着明显的区别，就是该种无线充电的方式能够将电能信号转换为微波，即将微波作为传递信号的主要方式，这种方式相当于我们在日常生活中比较常用的WIFI无线网络，发送电能方和接收电能方，都有一枚特别的天线.微波的频率在300MHz ～ 300GHz，波长则在毫米到米的数量级。微波传输能量的能力非常巨大，家庭中微波炉即是用到它的热效应，而英特尔的微波无线充电技术，则是将微波信号转换为电信号而已。

虽然微波谐振技术已经得到了应用，但是其缺点也是相当明显的，微波能量并不能实现对充电设备进行精准的供应，也是说，微波谐振的充电方式的能源利用效率偏低。但是它的优点是位置高度灵活，只需要在手机附近防止充电插座就可以。此无线充电系统在应用过程中，还设计了配套软件，提供了充电设备检测、智能控制、设备位置校验等功能；更为强大的是，该软件可以控制发射端的电磁波发射范围和方向，以充分保证无线充电效率

2、智能设备无线充电的发展未来

随着物联网技术的快速普及，未来智能设备无线充电领域的技术可能越来越多，无线充电技术的实现方式也将会日益的更新。值得一提的是，目前已经有一部分学者提出了基于物联网的架构实现无线充电，如国外学者研究的PoWiFi借助了一项名为 “Ambient Backscatter”的新技术，该技术也被称为WiFi背向反射技术——其让两个没有电池的无线射频设备通过反向散射实现双方无线信号通信，并依靠无线射频捕获的信号为设备供电（即发出的无线电波被转换成直流电）。当然，目前这一技术并没有被完全的应用在手机、平板电脑等一些智能设备上，其建立基础为向物联网底层的传感器供电，显然它的目标不是向电池供电，而是向无线传感器的方向发展，或许这种技术将会成为未来主要的研究方向。

本文在研究中，主要提到了三种不同的无线充电技术实现方式，其中电磁感应方式的成本较低，而且应用比较广泛，是目前很多智能设备实现无线充电的主要方式，相对与电场耦合、微波谐振等方式来说，电磁感应方式明显适应性更强一些，因此对于智能设备无线充电技术的研究可能还需要从优化电磁感应无线充电的途径入手。

3、总结

相对于传统的有限充电方式来说，无线充电方式具有较多的优势，比如相对于有线充电来说，无需机械接口，使用过程中更安全，另外，无线充电设备可以极大提高日常使用的便捷性与通用性，代表着未来技术的发展趋势与生活方式。随着下一代物联网技术的发展，以无线 / 智能设备配套应用为代表的无线充电技术将迎来爆发式增长与长足。

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