无线充电器未来的发展

伴随科技不断进步，无线充电市场空间包括智能手机、可穿戴设备、汽车电子、家用电器等领域也在逐年扩大。根据智研咨询整理的数据，2023年中国无线充电市场规模达约为100亿元，智能手机仍是目前无线充电行业最大细分领域，相比2022年，同比增长超过20%。根据国际市场研究机构Markets and Markets的报告预测，全球无线充电市场规模将从2021 年的45亿美元增长到2026年的134 亿美元，期间年复合增长率为24.6%。按照市场划分，电动汽车无线充电市场将是细分市场中增速最快的领域。根据Markets and Markets报告预测，全球电动汽车无线充电市场预计将从2022年的1500万美元增长到2027年的3.77亿美元，复合年增长率高达88.4%。

1. 便捷性：无线充电器消除了传统充电线的束缚，用户可以轻松放置充电设备，无需插拔充电线，大大提高了充电过程的便捷性。

2. 无线充电技术的不断进步：无线充电技术正不断发展和改进。目前已经出现了许多先进的无线充电技术，如电磁感应充电、电磁辐射充电和谐振充电等，这些技术能够提高充电效率和距离，使得无线充电器更加实用和普及。

3. 生活和商业应用领域：无线充电器有着广泛的应用前景。在生活领域，无线充电器可以用于智能手机、智能手表、无人机、电动车等设备的充电，为用户带来更加便利的充电体验。在商业领域，无线充电器可以应用于公共场所，如咖啡馆、餐厅、机场等，为人们提供充电服务，为商家带来增值服务。

4. 节省资源和环保：传统充电方式需要大量的充电线和插口，无线充电器可以减少这些资源的浪费。此外，由于无线充电器无需插拔充电线，降低了使用过程中损坏充电口的风险，延长了设备的使用寿命，对环境也更加友好。

5. 技术发展和市场需求：无线充电技术正得到越来越多的关注和投资。越来越多的电子产品开始支持无线充电功能，市场需求也在不断增长。预计未来几年，无线充电器市场将迎来快速增长。

总的来说，无线充电器的前景非常广阔，凭借其便捷性、先进的技术和广泛的应用领域，无线充电器将在未来得到更广泛的应用和推广。

一、无线充电行业概述

1、无线充电概念

传统的充电器大多通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电。无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器，采用了新的无线充电技术，通过使用线圈之间产生的磁场和电感耦合技术，神奇的传输电能。无线充电技术大幅提高了充电器的便捷性和通用性，这一新技术将会大大减少用户所需各种充电器的数量，同时，通过采用无线充电技术，公共移动设备充电站将会有可能成为现实。

2、无线充电工作原理

目前无线充电主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。

①电磁感应式

无线充电是基于电磁感应原理，这类充电系统主要由初级线圈和次级线圈两个线圈组成，通过给初级线圈通以一定频率的交流电，由于电磁感应的作用，在次级线圈中会产生一定的电流，因此能量就从传输端转移到了接收端。它的优点是能量效率较高、技术简单，缺点传输距离短、使用位置相对固定。

②磁场共振

磁场共振式无线充电需要将能量发送装置和能量接收装置中的两个线圈作为共振器，由小电容并联或串联而成的大电感线圈组成，通过共振效应进行能量传输，并且这两个装置需调整到相同频率。相比于电磁感应，磁共振无线充电的传输距离更长、供电效率更高，并且支持一对多的供电方式。

③无线电波输电

该技术是将电磁波转换为电流，再通过电路传输电流进行充电。无线电波输电系统主要由微波发射装置和微波接收装置组成。微波发射装置发射无线电波，微波接收装置捕捉无线电波能量，并随负载做出调整，得到稳定的直流电。它具有体积小、发热低和高效率的优势，缺点在于开发和支持者较少，不利于普及。

④电场耦合

电场耦合技术将电能以微波的形式沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生电力，通过无线传送，发射到远端的接收天线，然后通过整流、调制等处理后使用，虽然这种方式能效很低，但使用最为方便。

3、无线充电基本结构

(Ⅰ)左侧为TX，也就是发射端，对应产品就是无线充电发射器。

(Ⅱ)右侧为Rx，也就是接收端，对应产品就是带无线充电功能的手机等。

(Ⅲ)TX端：MCU，功率全桥，以及由电感和电容组成的LC谐振Tank，其中电感就是发射端线圈。

(Ⅳ)RX端：MCU，整流桥，LDO，Charger芯片，电池，以及LC谐振Tank，其中电感就是接收端线圈。

4、无线充电圆缺点

①无线充电圆点

相比于传统的有线充电，无线充电具有 防水性强、避免接线口磨损、操作便捷、减少可视线的杂乱状态 等优势。用户不需要经历插入、拔取数据线这样繁琐的环节便可以在自由度更高的场景下实现设备的快速充电。此外，由于不同品牌的电子产品之间存在充电数据线互不通用的情况，无线充电模式可以有效解决充电适配的问题，避免了数据线的大量损耗和浪费，相对来说是一种比较环保的充电方式。

②无线充电缺点

(Ⅰ)充电效率问题：单纯从效率数值角度来看，无线充电的充电效率峰值一般在 90%左右，而插入式充电充电效率可达 95%。但在实际应用中，我们认为 5 个百分 点的效率差异在充电时间上的用户体验相差无几。

(Ⅱ)无统一技术标准：目前全球无线电能传输技术保准包括三个：WPC、PMA 和 A4WP。但这三大标准仅限于小功率的移动终端充电，面向大功率的电动汽车无线 电能传输技术国际标准尚未确立。

(Ⅲ)部分消费者对于电磁辐射存在一定的担忧：无线充电技术以电磁波的形式 进行能量传输，可能会造成终端用户对于电磁辐射安全的忧虑。事实上，美国 Evatran 公司已经通过了美国较为严苛的 ETL 商用认证，在人员安全性方面已经达 到了安全性要求。

5、无线充电行业标准

①Qi标准

Qi标准是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟(WirelessPowerConsortium，简称WPC)推出的无线充电技术标准，WPC组织的Qi标准是目前市场上最受欢迎的无线充电标准，也是市场上参与企业和支持产品种类最多的标准，主要参与企业包括苹果、三星、博通、高通、NXP、IDT、MTK、TI、TDK等国际主流终端和芯片厂商。

②PMA标准

PMA(PowerMattersAlliance)标准是由DuracellPowermat公司发起的，目前已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟。PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准，在无线充电领域中具有领导地位。

③A4WP标准

A4WP(AllianceforWirelessPower)标准由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建。该联盟还包括EverWinIndustries、GillIndustries、PeikerAcustic和SKTelecom等成员，目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。2015年6月，PMA和A4WP两大联盟合并为AFA组织之后，AFA同时具备PMA的感应式标准和A4WP的谐振式无线充电标准。

④iNPOFi标准

iNPOFi(InvisiblePowerField)是由中国大连硅展公司在CES2013上展出的系列无线充电产品，并形成了自己的一套技术标准，目前可以支持当下两大主流手机阵营，即苹果iPhone和三星Galaxy系列。

6、无线充电发展历程

19 世纪 90 年代，尼古拉·特斯拉认为可以用特斯拉线圈实现无线供电，但实验没有成功;

1978 年，美国发明家约翰·乔治·博格尔开始尝试给电动汽车进行无线充电;

1989 年，日本八电子提出了与 WiTricity 的磁耦合谐振原理完全相同的电路;

1993 年，日本大福公司实现了世界上第一起非接触式供电和输送系统。其理论基础来自奥克兰大学约翰·博伊斯的理论;

1994 年，村田制造公司的开发商宣布「磁耦合谐振技术」。2006 年 11 月，麻省理工学院(MIT)的马林·索尔贾希克成功了 2 米传输实验;

2009 年 1 月，WiPower 公司制定磁共振标准「A4WP」，支持高达 50W 的功率传输，距离可达 5 厘米，功率传输频率为 6.78 MHz;

2010 年 7 月，无线电力联盟(WPC)制定磁感应标准「Qi」。制定了 5W 或更小的移动终端的标准;

2012 年 1 月，IEEE 发布根据 IEEE 标准协会(IEEE-SA)的 PMA 磁感应标准，行业组成电力事务联盟(PMA)。该标准与 Qi 相似，主要建置一套安全，节能的感应电源标准，并进行智能电源管理。2015 年 9 月，A4WP 与 PMA 无线充电组织合并成 AirFuel Alliance，推动统一无线充电标准;

2019 年 2 月，集成了 WiTricity 技术与 Qualcomm Halo(来自奥克兰大学的 Halo IPT)技术。

二、无线充电产业链分析

1、无线充电上游产业链主要结构分析

无线充电上游产业链结构可分为两部分，分别是接收端和发射端，发射端包括：芯片、振荡器、功率放大器、线圈、PCB、被动器件、电子变压器、结构件等，接收端又可以分成芯片和模组两个大部分。无线充电设备在发射和接收端各有一个线圈，发射端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。

①电源芯片：多模化发展成为趋势

无线充电设备的电源管理芯片主要包含发射端Tx芯片和接收端Rx芯片，Tx芯片负责将输入电源按照特定频段的无线电信号(Qi、PMA、A4WP均规定了不同的频段)发送给对方，Rx芯片负责将无线电信号转换为电能，从而完成充电过程。目前在电源芯片市场上，IDT公司已经能够提供基于Qi、PMA、双模(Qi+PMA)和Airfuel等多种标准的解决方案;TI公司最初主要是基于Qi标准，目前已经能够支持Qi1.2标准，同时也提供WPC协议的发射端和接收端以及PMA的接收端方案;MTK则针对WPC的Qi标准和Airfuel的Rezence标准都有相应的解决方案。

②传输线圈：充电功率日益提升

充电线圈是无线充电发射端与接收端沟通的桥梁，目前主流线圈包括铜线密绕线圈、FPC线圈和扁平线圈三种，其中铜线密绕线圈在充电功率、线圈损耗等方面具有优势。发射端线圈的层数有单层和多层之分，线圈又有单线圈和多线圈之分，通过是采用磁吸的方案提高对准精度，再通过增大线全尺寸和数量来提高无线充电的覆盖范围。传输线圈主要有FPC和铜线绕线两种方案，FPC方案相对更薄、尺寸更小，但是功率低。铜线绕线方案尺寸大一些，成本相对较高，但可以实现更高的功率，达到更高的充电效率，现已成为市场上主流的线圈设计方案。

随着物联网、可穿戴和便携式设备的发展，人们对于智能电子产品的依赖性越来越高。然而杂乱的充电线时常会让消费者感到头疼，频繁插拔线材对充电接口也会造成一定损伤，于是人们开始寻求新的充电方式来改变这一状况。当下，越来越多的电子设备开始采用无线充电技术。

日前，小米十周年发布会上发布了小米10“超大杯”系列，将无线充电的功率提升至50W，理论上通过无线充电花40分钟即可将手机电量充满。同时，小米还推出了两款无线充电配件产品，以配合手机的使用需求。利用无线充电技术强势吸引眼球的并非小米一家，在今年华为、三星等发布的新品中，也能不断看到无线充电技术的身影。