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是说芯语37:手机无线充电——想说爱你不容易

院士
2019-02-26 11:58:08    评分

摘要

OPPO携带着自己的VOOC闪充技术加入了无线充电联盟(Wireless Power Consortium,WPC),而在太平洋的另一端苹果公司却限制了iPhone手机的无线充电功率。充满了科技感,未来感的手机无线充电是一个什么东东?它离我们的生活到底有多远?我们还能不能爱它了?




引言:最近,随着OPPO加入无线充电联盟,该联盟已经有190+企业成员。从数量上已经初具规模,无线充电融入我们的日常生活中似乎又进了一步……


出身高贵


手机无线充电从诞生开始就只有高端机型才标配,比如iPhoneX,三星S9系列等等,这些机型都是需要卖肾才能入手的机型。虽然近年一些国产手机也添加了无线充电功能,但都是各自品牌的旗舰机型。如此高贵的出身,但其背景技术原理却是高中物理所讲的知识。


19世纪30年代,迈克尔•法拉第发现:周围磁场的变化将在电线中产生电流。法拉第电磁感应定律:                        

 e(t)=-n(d∅)/dt                         


无线充电系统的核心就是电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。如图所示:



系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电,或用直流电端直接为系统供电。经过电源管理模块后输出的直流电逆变转换成高频交流电供给初级绕组(上图中送电线圈)。通过2个电感线圈耦合能量,次级线圈(上图中受电线圈)输出的电流经接收转换电路转化成直流电为电池充电。


变化的磁场会产生变化的电场,变化的电场会产生变化的磁场,其大小均与它们的变化率有关系,而正弦函数的变化率是另外一个正弦函数,如此交替电磁波能够传播出去,而感应电压的产生与磁通量的变化相关,所以线圈内部变化的磁场产生感应电压,从而完成充电过程。只是手机无线充电采用的工作频率比较高,完全可以抛弃增强磁场的铁心直接使用线圈之间的耦合就可以达到能量传递的作用。


也许是新技术普及的原因,也许是有线连接的传统观念在作祟,无线充电虽然还未大面积普及,虽然其技术原理也较简单,但其高贵的出身还是毋庸置疑。


华而不实


在睡觉前,在回到办公桌时,我们只需要将手机轻轻放到无线充电基座上面,“嘟”的一声低响,手机就开始充电了。享受着实足的未来科技感,同时再也不用关心那根调皮的手机数据线在哪里,再也不用在包包里塞上那必备的三件套——充电头,充电线,充电宝。在各种数码设备都在wireless(无线化)的当今,为什么原理与实现简单的无线充电普及的如此之慢?科技界的领军标志苹果手机也限制了iPhone手机无线充电的功率,主要因为目前无线充电尚有诸多问题亟待解决:



充电效率问题

目前无线充电传输效率仍然较低。不仅在于电磁辐射无定向性,能量将会浪费在无用的空间中,而且在磁-电、电-磁转换过程中,不可避免的产生热量——这全都是损耗。从数据上讲,目前无线充电效率最高也仅仅到79%,普遍在60%左右,这也意味着有小一半的电能被浪费掉了——有点不利于构建节约型社会,关键是这被浪费掉的能量是需要消费者来买单的,做为一员“996”工作的消费者,反正我是不愿意!



充电速度问题

目前无线充电方案里——以Qi标准为例——最大充电功率还在10w左右,相对比有线充电器USB PD、QC4.0已经高达28w的充电功率。换句话说,有线充电的时间要比无线充电少一半多的时间,有线充电更受用户的喜爱。



磁辐射导致的问题

变化的磁场会产生消磁的效果。我们生活中常见的银行卡如果恰巧放置无线充电基座旁边都有可能由于消磁而无法使用,带来生活上的不便。即使是像身份证、公交卡这种IC芯片卡,由于高能量的辐射也存在一定概率的失效问题。很遗憾,现在还只能将上述物品远离才能有效避免;



人体健康问题

在我们的生活中,并不存在如此大量的磁场,而无线充电装置打破了这种自然规律,如此之后对于身体健康的影响如何?目前虽然尚无定论,可是谁又愿意成为那只“小白鼠”啊!


厚积薄发


自古“天下分久必合”如今无线充电联盟的无线充电标准Qi标准在市场上已经大面积普及,在统一的标准上进行产业推进可以使得下游企业减少研发风险,也为用户降低了终端产品研发技术成本。


随着OPPO的加入,其自身的超级快充技术(VOOC闪充)......


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关键词: 是说芯语     手机无线充电     OPPO    

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