qi无线充电原理是什么?它的无线充电有什么提升?
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Qi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(Wireless Power Consortium,以下简称“联盟”)推出的“无线充电”标准,具备便捷性和通用性两大特征。首先,不同品牌的产品,只要有一个Qi的标识,都可以用Qi无线充电器充电。其次,它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈,在不久的将来,手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电,为无线充电的大规模应用提供可能。 [1]"Qi"这个图标是汉语中“气”的拼音(Qi),含义为是“在亚洲哲学中代表“炁”-一股无形的能量。Qi基于电磁感应原理进行输电。感应耦合电能传输系统的基本原理如图1所示。这个系统由发射器线圈L1和接收器线圈L2组成,两个线圈共同构成一个电磁耦合感应器。发射器线圈所携带的交流电生成磁场,并通过感应使接收器线圈产生电压。这种电压可用于为移动设备供电或为电池充电。电能传输效率取决于感应器之间的耦合(k)和它们的品质(Q)。(见优值因数)耦合不仅与两个感应器(z)之间的距离以及相对大小(D2 /D)有关,还与线圈的形状和它们之间的角度有关。
Qi无线充电系统由基站和移动设备组成。基站包含一个或多个发射器,发射器将提供用以接收的能量。移动设备包含一个接收器用来提供电能给负载(如电池),接收器还将为发射器提供信息。发射器内有能量转换单元,将电能转换为无线能源信号,接收器内的能量收集单元则将无线能源信号转换为电能。接收器将根据需要将电能输送至负载,发射器根据接收器的需要适配能量传递。
qi无线充电原理
Qi WPC标准定义了磁感应式无线电能传输系统中所有重要的参数,如发射器和接收器的设计、系统控制和通讯接口等方面。
发射器使用H桥和LC震荡电路将DC电压转换AC电压,当接收线圈被放置在发射线圈之上,根据电磁感应原理,在接收器线圈上可感生交流电压,此交流电压经接收器整流桥整流后,即可得到直流输出电压,再经由稳压调节(LDO/BUCK)后,即可用于驱动负载。
传输功率的调节通过ASK和FSK通讯完成。ASK是接收器向发射器发送信息的调制方式,FSK是发射器向接收器发送信息的调制方式。接收器通过对接收到的交流电进行调制的反向散射方法,持续不断地将「控制误差」、「接收到功率」等通讯包回送给发射器。发射器对这些反馈信号进行解调&译码并调整H桥驱动(调频、调占空比、调相)之后,即可改变要供应给接收器的功率。
Qi是WPC推出的适用于便携设备领域的无线充电标准,通过认证的产品可以使用Qi标志,不同品牌的产品,只要有Qi的标识,都可以实现Qi无线充电。
2023年发布的Qi 2.0标准最大特点是加入MPP(Magnetic Power Profile磁功率协议),也就是说,通过Qi 2.0认证的产品,就像iPhone与MagSafe充电器搭配一样,一贴就能立刻充电。
同时与以前的 Qi 1.x标准相比,Qi 2.0让无线充电效率更高、速度更快、兼容性更好,通过认证的产品可以使用新的Qi2 Logo。
更高效率:无线充电依赖于电磁线圈,充电器中的一个或多个感应线圈产生磁场并传输能量,手机或其他设备中的较小线圈会收集能量。线圈必须对齐,能量才能在它们之间传递。Qi2产品自带的磁铁可确保完美对齐,从而减少能量损失,提升效率。
更快速度:Qi 标准最初充电功率为5W,后续提升到7.5W、10W,而Qi 2.0标准将充电功率提升到15W。预计随着WPC后续改进标准,充电速度还将会提升。
更兼容:任何 Qi2 充电器都可以为Qi2 产品充电,比如用户只要购买一个Qi2充电器就能为 iPhone、Android手机或者其他通过Qi 2.0认证的产品充电。
需要特别说明的是,虽然包括小米、华为、OPPO、vivo等厂商都已经有多款50W无线充电手机及充电器,不过因为都使用私有协议,在给非同品牌设备无线充电时,充电功率只能按照Qi 1.x标准,最高只有10W。
Qi 2.0标准带来的其他改进还包括自适应充电,以便充电器可以与产品通信以便调整实时充电功率,实现更好充电过程管理,更好的发热管理和异物检测来增强安全性。
磁吸充电功能要感谢苹果
要谈到Qi 2.0标准最大的贡献者,绝对绕不开苹果,最重要的原因是MPP就是基于苹果 MagSafe 技术基础的产物。
苹果于2017年2月正式加入WPC,成为正式会员,当年9月,首次支持无线充电的苹果手机iPhone 8系列发布,采用了Qi 1.2标准的无线充电协议,但并没有磁吸功能。
什么是 Qi2?它与 Qi 无线充电相比有什么提升?
提及 Qi 无线充电,总绕不开 WPC,全称 Wireless Power Consortium,中文名叫「无线充电联盟」,它是全球首个推动无线充电技术比的标准化组织,并制定了无线充电技术的诸多标准。
目前我们常用的 Qi 无线充电协议,包括 Qi 1.2.4、Qi 1.3.3 等等,作为目前无线充电技术的通用标准,只要产品满足参数要求并带上 Qi 标识,基本大家都能支持 Qi 无线充电,并为支持 Qi 无线充电的设备充电。
Qi2 无线充电则是在 Qi 1.3 的基础上,增加了 MPP 协议(物理层)和磁吸对准方式,并以全新的 360kHz 频率范围工作,增强了对异物检测的功能。于是 Qi2 能够在磁吸的高精度对准下,通过 MPP 和 EPP 模式实现 15W 的传输能力,甚至后续还能实现更高的传输功率。
所以 Qi2 相比 Qi 无线充电,正如大家所言的日常升级——无线充电功率更大,充电更快,并支持磁吸高精度对准,不用担心对不准而充电不便。
苹果 MagSafe 比 Qi2 要更好?
由于 Qi2 无线充电支持磁吸对准,这与苹果 MagSafe 磁吸充电很像,很多小伙伴也因此为这两个种协议谁更好而吵得不可开交。
这里 der 先说结果,目前这两个充电协议都很好、很快,都能支持 15W 无线快充,所以就充电功率与磁吸来看,两个是差不多,但 Qi2 无线充电支持 360kHz 频率,而且未来可能会更快,有“战未来”的潜力。
之所以他们两个目前都一样好,其实离不开苹果的功劳。
在 WPC 联盟的会员中,就有苹果在里面,der 承认苹果也确实大气,在、将自己 MagSafe 的技术规范贡献出来,于是 WPC 把现有的 BPP 和 EPP 协议进行进一步优化,形成这个拥有更好的兼容性和更高的充电效率的新协议——MPP,也就是 Qi2 新支持的协议。
所以无论是磁吸方式还是快充功率方面,Qi2 无线充电也和苹果的 MagSafe 比较相似,说白了其实就是“一家人”。
为什么无法激活 Qi2 无线快充?
基于无线充电的应用场景,目前很多厂商推出更多的是支持 Qi2 无线快充的车载充电产品,于是有很多小伙伴发现,自己在车内用上最新的 Qi 无线快充产品,但无法激活,这里 der 总结了两个常见的原因。
首先第一个就是线缆问题,我们使用的充电线是否为 3A 规格的 CtoC 线,又或是更高规格的充电线,否则无法激活 Qi2 无线快充。
其次,der 留意到很多小伙伴的车型插口仅支持 5V1A,又或是用的车充并不支持快充,需要更换成支持 PD 快充的车充才能激活。
如果是 der 使用,目前用的倍思 100W 的充电线,估计会选同品牌的一套产品,像倍思 Qi2 车载无线充电器和车充,建议大家用同品牌的就好。一个原因是能够避免车饰内部的观感的割裂感,之前还想换成自带伸缩线的车充,这样会更美观一点;另一个则是同品牌通常没有那么多不兼容等情况,不用担心不兼容而糟心,算是省心省力吧。
同理,如果是桌面使用,大家也可以看看是否充电器与充电线的问题。
最后,大家会喜欢苹果“原装”的 MagSafe 无线充电,还是“更有潜力”的 Qi2 无线充电呢?