无线充电解决方案 无线充电方法种类

如今，无线充电已经广为人知，不再是一个新鲜词汇，众多行业对这一技术的接受度越来越高，其相比传统的有线插拔、触点方式，优势明显。然而，中大功率无线充电行业应用的众多先行者却对它爱恨交加，虽然认可无线充电的行业应用趋势，但是在实际应用过程中备受“折磨”，甚至还有些“小失落”，安全可靠性是主要原因。

纵观无线充电中大功率行业应用，对充电效率、尺寸、充电距离、认证等方面的讨论较为常见，但这只是方案应用的基本要求。众多方案提供商对一个专业词汇讳莫如深，那就是“FOD”。FOD全称“Foreign Object Detection”，即“异物检测及保护机制”。

目前中大功率无线充电方案能量传输的频率一般在KHz到百KHz范围内，该频率段对常见金属都有涡流加热效应，用一个产品进行说明更加形象，那就是“电磁炉”。然而，无线充电技术追求的是高效的电能传输，而非涡流加热。

无线充电区域内如果有金属异物存在，金属异物会因涡流效应而被持续加热，有损坏设备甚至引发火灾的潜在风险。所以无线充电方案在行业应用中应该避免涡流效应，从而提高传输效率和安全性。

FOD技术在手机无线充电方案中，由于功率较低、充电距离较短，实现难度不大，已被广泛应用。但在几十瓦以上乃至千瓦级别的中大功率行业应用中，目前市面上的无线充电方案都没有完善的FOD保护功能，且各大方案商在市场推广过程中都避免提及这个词汇。原因显而易见，他们的无线充电方案没有FOD功能。中大功率FOD技术壁垒较高，需要深厚的技术沉淀，而磁迹科技已经成为FOD技术领域的佼佼者，一骑绝尘。

无线充电是目前新兴的充电技术，但在目前研发测试中存在很多难点，其中功率效率尤为困难，本文总结目前在多家企业、高校、研究院测试时遇到的问题以及解决方案，希望帮助行业解决问题，推动行业发展。

一、无线充电方法种类

无线充电的方法根据其原理的不同可分为四种，电磁感应式，磁共振式，无线电波式，电场耦合式。

1. 电磁感应式

初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，特点是传输距离短、使用位置相对固定，但是能量效率较高、技术简单，很适合作为无线充电技术使用。

2. 磁场共振式

由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，可以用于远距离充电，充电距离可达上千米。

3.无线电波式

其使用类似于wifi，使用2.45GHz的电波发生装置传送电力，发送装置与微波炉使用的“磁控管”基本相同。传送的微波也是交流电波，可用天线在不同方向接收，用整流电路转换成直流电为汽车电池充电，主要存在的问题是效率过低。

4.电场耦合式

其原理是电感耦合，当两个距离较近的线圈被磁化后，产生磁场，另一个线圈感应到磁场后产生磁感应电流，其优势是可以将装置体积做小，嵌入到产品中，同时也解决了温升问题，目前研究者较少。

二、原理及测试难点

目前主流的无线充电方法仍然是电磁感应式，其研究最早，最深，研究者也最多，标准也在逐步普及，形成了发射和接收端两大产业链，无线充电行业正在蓬勃发展，但是目前测试方面，由于无线充电采用频率较高，例如，汽车无线充电目前普遍采用85KHz，所以其测试难点在于功耗，效率测试，如下图，一般要求测试的是DC-DC端效率和发射与接收端的AC-AC效率，DC-DC端很容易测试，难点在于AC-AC端的效率测试。

无线充电移动电源指的就是内部安置有电池的装置，通过无线感应的方式取得电力并为设备进行充电，通俗点来说，就是不需要充电线的充电宝，其主要的工作原理是利用的电磁炉原理，即当电流通过线圈后，会在其中产生磁场，磁场的形成会产生出电压，而有了电压后便会产生电流，产出的电流就可以利用充电了。

电源输入： 5V2A内置

待机功耗： 30uA(MAX)

内置电池充电电流： 2A(MAX)

USB接口输出： 5V 2A

无线充电器输出功率： 5W

无线充电器工作频率范围： 110KHZ-205KHZ

无线开机待机功耗： less than 10mA

发射距离： 5~8mm

转换效率： 71%(MAX)

外壳表面温度： 40℃(MAX)

充放电提示： LED、Buzzer

工作温度： 0℃(32)F-40℃(104)

储藏温度： -20℃(-4)F-60℃(140)

保护功能：过压保护，过载保护，短路保护，过温保护，金属异物检测。

无线充电技术发展至今在电子领域已经被深入研究应用，虽然还未曾大范围普及，但在消费电子领域的发展已经取得不错的成绩。手机厂商也纷纷在自家旗舰机上加入这一革新性的先进充电技术，如三星S6、索尼Xperia Z3+、谷歌Nexus 6、诺基亚Lumia 930等手机均采用了无线充电技术。那么，未来无线充电技术发展会如何呢?现如今都有哪些常见的无线充电解决方案，下面让我们一起来了解下：

一、无线充电联盟(WPC)：电磁感应方式，2008年12月成立。

目前WPC在商业推广中的QI标准目前已有172家会员公司：德州仪器(TI)、飞利浦、飞思卡尔(Freescale)、东芝(Toshiba) 、微软、松下、三星、索尼、高通(最后加入)等等。

无线充电联盟(WPC)共同制定的无线充电标准Qi采用的是电磁感应方式。但这技术还有比较多的缺陷，比如最大输出功率只有5W，所以充电速度上会非常有局限。

从市场规模上，Qi无疑是目前最为普及的，值得关注的是，Qi的最新标准可实现7至45毫米的无线充电距离，算是一个小小的突破。

QI标注采用的电磁感应技术的优缺点：

优点：原理简单，制作容易

缺点：传输距离严重受限

实例如下：

1、德州仪器(TI)：最早量产无线充电方案公司

第一种：WPC主要会员之一的德州仪器(TI)，已推出业界首款无线电源传输控制芯片套片。该套片包含一片bq500110单通道发射控制芯片，一片bq51013单通道接收控制芯片。TI是最早量产无线充电方案公司。

第二种：

1、15V 输入发射端：

(1)功能描述:

第二代数字无线电源控制发射端

用于便携式设备如手机等的充电

输入 5V 直流电,输出 10V 交流电

可寻找将被供电的 WPC 兼容器件

接收来自被供电器件数据包通信并管理电源传送

(2)重要特征：

动态电源限制 (DPL)

符合无线电源联盟 (WPC) 类型 A5 和类型 A11 发送器规范的 5V 运行

数字解调减少了组件