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尝试智能手机的无线充电

对于很多人来讲,最早接触到的能无线充电的产品可能是电动牙刷。近些年来,无线充电技术已经开始进入到智能手机,智能手表,电动车等领域。

您的手机支持无线充电吗?三星等一些国外品牌最近推出越来越多的新型号的手机都标配支持无线充电了,哪怕是没有标配无线充电的手机,经过加装无线充电接收模块,也照样可以实现无线充电。

所谓的无线充电接收模块是在非常薄的塑料薄膜中内置了接收线圈和电路。分为外置的通用型,也就是需要将模块的输出连接到手机的MicroUSB接口进行充电,适合于那些采用了不可拆卸电池设计的智能手机;还有内置的专用型,针对后盖可打开的不同型号的手机有不同的贴片直接连接到手机内部的触点上对电池进行充电,这样不会破坏手机的完整外观。

所谓的无线充电技术(Wireless charging technology),源于19世纪30年代,迈克尔-法拉第发现电磁感应现象,即磁通量变化产生感应电动势,从而在电线中产生电流。尼古拉-特斯拉(Nikola Tesla) 在19世纪90年代提出了无线电力传输构想和无线输电试验,被称为无线电能传输之父。无需电导线,利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术,在发送端产生交变感应信号,在接收端接收这一信号从而实现充电或电力传输。

据了解,目前在研究中的无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式,还有在研究利用超声波的。这些不同的实现方式分别适用于近程、中短程与远程电力传送。目前应用于智能手机充电的主要是前两种技术:

  • 电磁感应式:类似于变压器,交变电流通过初级线圈,线圈产生磁场,对附近的次级线圈产生感应电动势,从而产生电流。将能量从传输端转移到接收端。频率从几十KHz 到几百KHz;传输功率几W到几千W;传输距离几毫米到几厘米;传输效率50%~90%左右;属于“紧耦合”技术,需要摆放在特定位置才能进行精确充电,不能有金属片阻挡。主要标准组织:WPC,PMA,目前已有几百家公司参与。 

图1 电磁感应式无线充电原理

磁共振式:发送端能量遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输。频率从百KHz 到几十MHz,;传输功率几W到几千W;传输距离几厘米到数米;传输效率50%左右;属于“松耦合”技术,不需要特定摆放位置,可同时给多个设备进行充电。主要标准组织:A4WP。PMA也已加入,将不再发展下一代的磁感应标准,而是转向磁共振的A4WP标准。据说这是无线充电未来发展的方向, 目前已有Qualcomm, Broadcom, Intel, Samsung等100多家公司参与。

目前技术最成熟、使用最普遍的还是电磁感应式,市场上支持WPC的Qi 标准的无线充电座和接收器有很多。国内外的一些机场,酒店,咖啡馆,餐厅,图书室等已经安装了无线充电装置,为人们提供“愉快”地充电方式。出于对此新技术的好奇,我也为我的三星NOTE4手机买了一套支持Qi标准的无线充电座和接收贴片,如图2所示。

图2:无线充电座和接收贴片

众多的国内手机品牌貌似还没听说哪个产品要支持无线充电;苹果手机受限于金属机身,但APPLE WATCH已经搭载上了无线充电技术;三星的NOTE5, S6等型号已经标配了无线充电功能,其实,三星一直在双旗舰系列上保留着为无线充电预留的金属触点,我的NOTE4虽然没有标配无线充电功能,但它其实是支持的,打开后盖,可以看到几个触点,如图3所示。

图3:三星NOTE4的触点

安装很简单,将那个很薄的三星NOTE4专用的无线充电接收贴片对准好那几个触点的位置,贴在手机的背面,再重新扣上手机后盖即可。把它放到无线充电座上,就能充电吗?

一试便知,如图4所示,我把手机放到充电座的居中的位置后,等了大概2秒钟,手机屏幕上出现了“已检测到充电板,正在无线充电”的提示,同时,充电板也亮起了蓝色的LED灯,说明它们之间经过了沟通互认之后,开始了充电过程。也说明三星Note4的firmware其实已经把对无线充电的支持做进去了。

   

图4:三星NOTE4开始无线充电

既然通过加装无线充电贴片之后可以工作了,那么,接下来,我就要对这套无线充电的发射端和接收端进行一些测试了。请继续关注下一篇的内容。

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在电子设计和测量领域二十多年,一直在学习,一直还没学透。“大中见小,小中见大!”通过一系列的原创“微测”,轻松探讨电子产品及电子测试测量等方面的事情。
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