手機(jī)無線充電為什么還沒普及？

圖書館三千零一 2019-09-30

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Little A:“誰有手機(jī)充電線？”

Little B:“我有充電寶，但是沒帶Type-C的充電線……”

Little A: “……”

（圖片來源：freepik圖庫）

眾所周知，手機(jī)、平板等電子產(chǎn)品雖然給大家的生活帶來了很多便利，但頻繁的充電問題卻讓人頭疼。一根根充電線、一個個充電頭；大大小小、各不相同。倘若出門不帶它，就很可能陷入“失聯(lián)”的尷尬境遇。

早在2017年10月，無線充電手機(jī)大家族就迎來了3名新成員：iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X。蘋果公司憑借著自己強(qiáng)大的影響力，也將無線充電技術(shù)真正地帶進(jìn)大家的視野之中。

無線充電技術(shù)具備先天的優(yōu)勢——便利性，它能避免插拔充電線時“打火”現(xiàn)象的產(chǎn)生，對充電口無損傷，也讓移動設(shè)備成為無線充電技術(shù)最早的“用戶”之一。

可是，怎么這么長時間過去了，還是有很多人選擇不信任“無線充電技術(shù)”，堅持對“剪不得，還理不清”的充電線“愛得深沉，愛得久長”呢？

在這里，小編要為無線充電技術(shù)“正名”，還給您一個清晰真實的無線充電技術(shù)原貌。

（圖片來源：freepik圖庫）

從被發(fā)明到如今，經(jīng)歷了140年之久的無線充電技術(shù)，在不知不覺中默默地“潛入”我們的生活：不僅是手機(jī)、平板、智能手表等小型電子設(shè)備，電動汽車等大型設(shè)備也都成為了無線充電家族的成員。

所以，先一起了解一下無線充電是如何實現(xiàn)的吧！

Part.1

三種無線充電的原理

1、電磁感應(yīng)無線充電——傳輸距離太短

隨著手機(jī)等小型電子產(chǎn)品的普及以及德州儀器、飛利浦、三星、東芝等公司的推動，電磁感應(yīng)充電技術(shù)成為目前手機(jī)等小型電子產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的無線充電技術(shù)。

顧名思義，電磁感應(yīng)無線充電技術(shù)利用的就是電磁感應(yīng)原理。對！你沒有聽錯，就是我們中學(xué)時學(xué)過的那個電磁感應(yīng)。

這個充電系統(tǒng)主要由兩個線圈組成：初級線圈和次級線圈。首先，給初級線圈通以一定頻率的交流電，由于電磁感應(yīng)的作用，在次級線圈中會產(chǎn)生一定的電流，因此能量就從傳輸端轉(zhuǎn)移到了接收端。

將這個原理應(yīng)用到手機(jī)上，則是充電底座內(nèi)存在一個初級線圈，手機(jī)終端內(nèi)置次級線圈。當(dāng)手機(jī)與充電座靠近，基于電磁感應(yīng)，在手機(jī)接收線圈就會中產(chǎn)生一定的電流，就可以在沒有充電線的狀態(tài)下對手機(jī)進(jìn)行充電了。

不過，電磁感應(yīng)無線充電技術(shù)也有著很大的缺點，其中最讓人頭疼的就是傳輸距離受限。目前，這種技術(shù)的有效充電距離只有10mm，并且如果兩個線圈位置沒有對準(zhǔn)，也很可能會出現(xiàn)問題。

（圖片來源：參考文獻(xiàn)[9]）

2、磁共振無線充電——傳輸距離長、供電效率高，但需要調(diào)頻

2007年6月7日，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊在《science》上發(fā)表成果，稱：成功“抓住”了電磁波。他們將銅制線圈作為電磁共振器，傳送方送出特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場擴(kuò)散到接受方，并成功為一個兩米外的60瓦燈泡供電。

所以，使用這種充電也需要兩個裝置：能量發(fā)送裝置和能量接收裝置。而實現(xiàn)能量傳輸?shù)臈l件就是這兩個裝置需調(diào)整到相同頻率。比如兩個線圈作為共振器，發(fā)射端以10MHz頻率振動向周圍發(fā)散出電磁場，而接受端需要同樣以10MHz頻率振動，才能實現(xiàn)能量傳輸。

磁振器是由小電容并聯(lián)或串聯(lián)而成的大電感線圈組成。相比于電磁感應(yīng)，磁共振無線充電的傳輸距離更長、供電效率更高，并且支持一對多的供電方式。不過最大的困難在于：如何使兩個電路獲得相同的頻率，調(diào)頻是這項技術(shù)中最核心的一步。

（圖片來源：參考文獻(xiàn)[9]）

3、無線電波輸電——傳輸距離可達(dá)10米，但效率低

通過無線電波輸電的原理是：將電磁波轉(zhuǎn)換為電流，再通過電路傳輸電流。

無線電波輸電系統(tǒng)主要由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。微波發(fā)射裝置發(fā)射無線電波，微波接收裝置捕捉無線電波能量，并隨負(fù)載做出調(diào)整，得到穩(wěn)定的直流電。

理論上，這種無線充電方式傳輸距離相比電磁感應(yīng)方式以及磁共振方式都遠(yuǎn)，可達(dá)10米以上；而且也可以實現(xiàn)自動隨時隨地充電。但是，這種方式也存在很大的缺點，那就是比較低的傳輸效率。

　　（圖片來源：參考文獻(xiàn)[9]）

　?。▓D片來源：作者自制）

Part.2

都9102年了，

無線充電技術(shù)為什么還沒普及？

雖然針對手機(jī)的無線充電技術(shù)很久之前就被提出，但令人疑惑的是：這么多年過去了，此技術(shù)仍舊前進(jìn)緩慢，到底是為什么呢？

原因一：充電距離限制

普通手機(jī)充電器要帶一根充電線，還要有合適的充電頭或者充電寶；而無線充電發(fā)展了這么多年也僅僅是做到了幾十毫米距離內(nèi)的無線充電，這意味著我們外出的時候仍然需要帶充電寶或充電頭。

原因二：無線充電的穩(wěn)定性和高效難以兼得

以蘋果5W無線充電器為例，考慮到傳輸效率，將iPhoneX充滿電大約需要3小時以上；采用7.5W無線充電器充電也需要近2.5小時。雖然2019年市場上出現(xiàn)了20W無線充電器，以及無線充電寶，但是它的穩(wěn)定性及充電效率，仍舊是縈繞在消費者心頭的大問題。

原因三：無線充電對電池壽命的影響

盡管無線充電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，但目前市場上份額最大的還是手機(jī)領(lǐng)域。所以，我們不得不考慮：無線充電到底會不會縮短手機(jī)電池的使用壽命？

（圖片來源：freepik圖庫）

關(guān)于延長電池使用壽命的方法參考了蘋果公司官網(wǎng)的方法：

iPhone的電池設(shè)計可在經(jīng)過500次的完全充電循環(huán)之后，仍能保有多達(dá)80%的原蓄電量。完全充電循環(huán)是指100%的電量用完之后，進(jìn)行充電才會計算1次，不是每次插上充電就會計算。假設(shè)今天你用一半的電量（50%），插上充電線充滿之后，隔天拔掉再使用一半的電量（50%），然后再次充滿，這時充電循環(huán)次數(shù)只會算1次（50%＋50%），而不是插上充電的2次。

最近，外媒ZDNet的編輯也因為自己的iPhone 8 Plus的電池電量儲存量下降過快而心生疑惑：無線充電是否會對手機(jī)電池壽命產(chǎn)生影響呢？所以，他通過對iPhone 8 Plus手機(jī)電池電量以及充電循環(huán)次數(shù)的記錄，證明了“無線充電確實會對手機(jī)電池壽命產(chǎn)生影響，電池老化速度甚至?xí)涌?0%”的結(jié)論。

這位求知欲極強(qiáng)的小編分析電池壽命下降的原因得知：也許是因為無線充電模式下，手機(jī)仍舊以電池供電的模式供手機(jī)消耗；而在非有線充電模式下，手機(jī)則以外置充電線供電的模式供手機(jī)消耗，因此，在無線充電模式下，手機(jī)電池的完全充電循環(huán)會更多。

當(dāng)然，也有人對此實驗結(jié)果表示否定，認(rèn)為電池壽命的長短主要是制造商的問題，與無線充電方式無關(guān)。小編分析認(rèn)為，因為無線充電手段使用了無線充電模塊，本身就會導(dǎo)致手機(jī)在充電時的內(nèi)耗增加。此外，還會產(chǎn)生相對于有線充電模式更多的熱，熱積累也會導(dǎo)致手機(jī)器件使用壽命的減少。

但是，因為有了無線充電，我們才沒有了雜七雜八的充電線的困擾，無線充電寶更是能隨時隨地給你的手機(jī)“力量”，所以無線充電可以極大地方便我們的生活。也許現(xiàn)階段手機(jī)無線充電仍舊存在一些弊端，但是我們相信科技的力量，它會讓我們在不久的未來隨時隨地、高效地為手機(jī)和電腦充電。

最后，針對于目前的情況，筆者給出建議：給手機(jī)充電最好的方式是——線充為主、無線為輔。

但是，針對“到底是有線充電方便快捷，還是無線充電更勝一籌”這一問題，有一個特殊群體不用考慮它，那就是——土豪。不明白？土豪會care電池?fù)p壞的速度嗎？

參考文獻(xiàn)：

[1]石丁,米國挺,王亞亞.淺析無線充電技術(shù)原理及前景分析[J].科技風(fēng),2019(07):219.

[2]顧祥語.無線充電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電子制作,2018(22):67-68.

[3]王西平.電磁感應(yīng)技術(shù)在手機(jī)無線充電中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(19):112.

[4]王光宇.淺析無線充電技術(shù)的主要分類及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國新通信,2018,20(18):99-100.

[5]孟慶奎.手機(jī)無線充電技術(shù)的研究[D].北京郵電大學(xué),2012.

[6]王洪博,朱軼智,楊軍,孫倩.無線供電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景[J].電信技術(shù),2010(09):56-59.

[7]LeonAlice_3.無線充電的原理是什么[EB/OL]. https://jingyan.baidu.com/article/11c17a2cd041cdf446e39dcb.html.2018-05-14.

[8]科星人.聊聊無線充電技術(shù)：會損害手機(jī)嗎？未來能傳多遠(yuǎn)？[EB/OL]. https://new.qq.com/omn/20190220/20190220A02FP6.html. 2019-02-20.