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有關無線充電的知識

生活 更新时间:2024-11-22 01:57:56

看完IQOO10的發布會,200W的超級快充非常亮眼,從手機的硬件、造型材質、攝像一步步内卷後,現在已經朝着電池和充電的方向開始了。

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從USB BC1.2的5V 1A開始,産品的端口、芯片、電池不斷的革新,充電功率也從7.5W不斷上升,小米第一個把量産的有線快充帶入了100W的時代,realme的GT Neo3随着自研定制的帶來了150W閃充!這不IQOO一下子奉獻了200W的充電功率;

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可能不少人不知道,OPPO在MWC2022上可是推出了240W的超級閃充(24V 10A),我這次就做一期原理科普類内容~看完後或許你對安全使用、自主挑選會有新的認識了!

無線充優勢在哪:

線充電方式通過充電頭、插座、插闆等充電,不過需要頻繁的插拔充電頭和手機接口, 産生數據線的磨損、摩擦極易産生電火花,還是有那麼一丢丢的危險性,充電裝置的使用壽命也會随着插拔的次數縮減

什麼是無線充電:

用功率發射器的一次線圈與功率接收器的二次線圈之間以磁場傳遞能量,從而對電池進行充電的技術。

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無線充電方式的分類:①電磁感應

充電模塊大多為電磁感應式無線充電;整個模塊主要由兩個部分組成: 送電線圈、受電線圈。當電源通過送電線圈時,将電能轉換為磁能,産生一個交變磁場。當智能手機靠近送電線圈時,手機内部的受電線圈産生感應電流,感應電流在通過電容,以及後續的整流電路等,實現對手機充電!

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電磁感應現象的産生條件有兩點(缺一不可):

(1)閉合回路。

(2)穿過閉合電路的磁通量發生變化。通俗的講,電能生磁,磁也能生電~(N = 匝數、B = 以特斯拉為單位的磁場、S = 以 m 2表示的表面積、磁通量用 Φ 表示可以計算出穿過表面的線數:Φ = (N) · B ·S · -cos (α))

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WPC(無線充電聯盟)是全球首個推動無線充電技術的标準化組織,推出Qi(無線充電)标準,也相當于立下了标準。

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并且加入其中需要提交的問價包括公司股東的授權書,各種協議,會員包含:Associate Member、Adopter Member、Regular Member;會員等級、權益、會費金額也是按照順序從小到大,除了普通的移動設備協議,如果想要涉足到物聯網家居、汽車類的,每年的費用需要再加5000美金。

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Qi就是用較小的感應線圈,采用電磁感應技術,能夠在高頻下傳輸能量,但傳輸距離較短且不支持多個設備充電,因此Qi适用于短距離充電,轉換效率較高;充電器和被充電設備都應具備線圈,而且兩者的線圈必須對齊,并在觸碰狀态下才能正常工作,有金屬異物進入充電區域時會感應發熱,所以和有線充一樣~無線充電也會發熱。

②電場耦合

首先解釋一下“耦合”大體意思就是兩個同類但是不同屬性、不同系統的東西,可以有機的結合發生反應;

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利用線圈之間的耦合,實現電能傳輸(發射端和接收端繞組制作成磁共振體系,當發射電路繞組産生的磁場振動頻率與接收電路固有頻率相同時,磁場耦合産生共振,在一定距離下進行電能和磁能的能量傳輸),具有較強的應對對位偏移的能力,且溫度穩定。

頻率越高可傳輸的功率越大,但是實際上在生活的場景裡還是用處不多,充電器體積大,原始功率較小,如果加大功率那麼成本就會同步增加,所以隻在極少極少的方向上使用,比如下圖的Murata公司就是其中的代表,以工業機器人、自動化設備方向為主。

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③微波電能

傳輸方式距離遠但傳輸效率低,通常控制在 2.45 GHz頻段輸出功率,可以收集從障礙物反彈的微波能量且能夠保持穩定的電壓,同時微波能夠穿透玻璃、瓷器和塑料,也會被食物、水等吸收(有一丢丢的輻射)不過電磁波衰減的太快,竹籃打水轉換的電量對比高成本不适合民用。

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所以對于遠距離功率不大的航天領域很合适,空間站裡太陽能傳輸裡就用到了;也有特例,比如AirVolt公司,一個以空調、制冷類電器産品為主的公司,就有下圖這種充電方式,是不是比之前小米發布會那個移動無線充電早不少的

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④磁場共振

通過線圈兩端的相同諧振頻率,産生強耦合通道,形成能量傳輸;根據這個特點的無線充電有一個優勢就是:發射線圈和接收線圈的位置即便相差的較多,隻要有重合的部分就能進行充電!在12年A4WP( 三星和骁龍所創立的無線充電聯盟)推出了對應的标準,使用比較大的線圈,利用特性實現了同時給多個設備供電;某些程度上是比Qi更好的無線充電方式,因為更合适中遠距離的大功率充電,所以更多應用場景是在汽車充電上。

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關于充電線圈:

上面各種充電的原理都離不開充電線圈,既然要量産同時還需要達到要求的充電效果,怎麼降低成本就值得思考了!

為什麼說線圈,而不是線框、線三角呢,這就是數學問題了!一個長度為 πr,寬度為 r 的長方形,其面積為S=πr2;一個半徑為 r 的圓形,其面積為 S=πr2。

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兩種形狀在面積相等的情況下,長方形所用材料周長 L=2πr 2r,圓形所用材料周長L=2πr;同等面積下,圓形所用材料最節省還有為了減少傳輸時的電量損耗,線圈的材料采用多股的細漆包線繞成,發射線圈和接收線圈的距離越短越好!

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根據上面的内容,電磁感應形式的無線充電設備是主流,而且無論是根據原理的結果或者自己實際體驗,你會發現标準功率是理想狀态,實際上是永遠達不到宣傳的效果~

當然了,關于無線充電or有線充電還有更多冷門,但是依然有意思的使用體驗和場景~感興趣的話 請多多關注哈

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