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导读] 无线充电已经存在了一段时间，但不论标准是什么，几乎都无法摆脱一个使用USB线缆的充电底座，所以严格意义上也并非是完全无线。那么，我们到底有没有机会获得真正无线、可以穿过门、墙壁的无线充电功能？也许WattUp可以实现
无线充电已经存在了一段时间，但不论标准是什么，几乎都无法摆脱一个使用USB线缆的充电底座，所以严格意义上也并非是完全无线。那么，我们到底有没有机会获得真正无线、可以穿过门、墙壁的无线充电功能？也许WattUp可以实现。
WattUp是一种新型的无线充电技术，可以实现15英尺范围内（约4.6米）的无线充电操作。它通过一个无线Hub来向其他微型接收器传输电力，你可以配置多个接收器，将它们插入卧室、客厅等不同房间的插座上，再配合专用的手机壳，就能够实现真正无线的充电操作。目前，WattUp技术的开发公司Energous正在积极寻求合作，目前已经拥有7个合作伙伴，其中包括一个Dialog半导体，可以为其提供低价蓝牙芯片（WattUp技术的一个关键组件），有望在未来一年内正式推出商用产品。
WattUp是如何工作的？
WattUp技术的高级之处，是可以通过空气传递能量。它采用了类似WIFI的5.7GHz及5.8GHz频段，在无线接收器间传输能力。同时，Dialog半导体提供的蓝牙技术可以让发射器及接收器直接扫描设备，实现更精准的定位和传输接收效果。结合应用程序，用户还可以更好地控制充电设备。其发射器大概包含100多个小天线，每个天线发送相对较少的无线电波及电力，相对更加安全;而接收器能将无线射频功率转换成直流信号，为手机、平板以及智能手表设备充电。
至于传输功率，最理想的距离可以实现约4瓦的功率，并会随着距离增加而减少，但足以实现缓慢的涓流充电。无线充电Hub不仅可以配置在家庭中，还有望登陆公共场所，Energous设想可以通过Hub间的连接，实现一个巨大的发射网，实现更广泛的覆盖。
WattUp足够安全吗？
每当我们讨论无线充电技术，都会对无线发送数据的安全性产生质疑，WattUp也不例外。Energous公司需要在未来提供更多技术细节，同时并提供大量的测试数据以彰显其安全性。
一些硬性的规定也是必须考虑到的。美国联邦通信委员会对无线充电的功率、传输等部分拥有一些限制和规定，以保证安全性。而从目前来看，WattUp与其他标准不同的是采用了数量较多的小天线来传输电力，平均每个天线只是传输毫瓦级别的电力，相对来说要比集中的信号更为安全。性能方面，WattUp还需要进行大量的接受率测试，获得一个较为精确的传输率，毕竟无线信号非常容易因墙壁阻隔而降低效率。
据悉，Energous将在明年初的CES大展上展示WattUp原型设备，包括手机套和移动电源等，届时我们将密切关注这项充满未来感的无线充电技术。
无线充电技术的现状和未来发展前景 现在市面上的无线充电系统即可满足这些需求，只需将移动设备放置在充电板上即可完成充电，无需最终会出现磨损的微型连接器，无需在暗处摸索着插入充电器，无需帮助孩子插入玩具。是的，这是一类全封闭、完全防水的装置，将手机放在餐厅的充电台上、离开时即可充满电，是如此之方便。
随着苹果Appple watch开始支持无线充电，无线充电技术终于拉开了产业化的进程，越来越多的设备加入无线充电功能，由于移动设备具备always-on GPS、高性能无线视频/音频技术、日益突出的应用及连续使用等功能，因此尽管改进了电池技术，其电池寿命仍然较短，从而有了要求更方便的移动充电配件的需求。
现在市面上的无线充电系统即可满足这些需求，只需将移动设备放置在充电板上即可完成充电，无需最终会出现磨损的微型连接器，无需在暗处摸索着插入充电器，无需帮助孩子插入玩具。是的，这是一类全封闭、完全防水的装置，将手机放在餐厅的充电台上、离开时即可充满电，是如此之方便。
事实上，据 IHS 研究报告显示，在 2012 年至少交付了 500 万的无线充电设备，预计到 2015 年将会有一亿的交付量。当然这不仅仅是指智能手机，还包括 MP3 播放器、数码相机和其他移动电子设备。【i7无线充电】
发展史
无线电源的概念由来已久。致力于电力研究的发明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）于 1891 年演示了洲际无线电力传输，进而确定了我们大部分的现代生活方式，这一试验令人震惊但又有些时运不济。特斯拉曾尝试证实迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在 1831 年发现的电磁感应原理：借由流经一根电线的电流使得附近的另外一根电线中产生电流。
特斯拉的观念非常超前，时至今日人们还在研究长距离无线电力传输，但仍无法实现。然而短距离无线电力传输（或称为无线充电设备、系统或技术）却能得以实现。自 1990 年至今，最常见的家用无线充电系统包括可再充电电动牙刷和剃须刀。还有不太
常见的生物医学植入片，该装置利用磁感应技术将电力安全地传输到恶劣而敏感的临近环境如人体内。
Qi 无线充电技术
Qi（发音为“Chee”）无线充电技术为当今领先的充电技术，致力于为无线充电板与任何配备相应产品的移动设备间的互操作建立国际标准，半导体供应商、手机制造商和无线服务提供商于 2008 年组建了一个由近 200 家公司组成的无线充电联盟
（WPC），并于 2009 年发布了 Qi 开放式标准。自此之后，已提供了超过 350 种兼容 Qi的设备。Qi 无线充电板都有现货供应，也可从亚马逊或易趣等网上商城在线购买。同时提供了后市场接收器套来支持移动设备进行 Qi 无线充电，包括Samsung Galaxy S3 和 S4。此外，制造商也开始将 Qi 技术直接集成在一些设备中，如 Nokia Lumia 920、Google Nexus 4、LG Optimus LTE2 以及 Panasonic Eluga 手机。事实上，WPC 早在2012 年 9 月就宣布，已交付了 850万集成Qi 技术的手机。
现在我们从 Qi无线充电系统的价格方面进行考量。Qi 单座定位充电板（对位于特定位置的一款移动设备充电）可能需要花费 30 到 50 美元。Qi 单座自由定位充电板（移动设备无需锁定在某个特定位置）价格稍高些。而 Qi 三座自由定位充电板价格大约为 75 美元。而 Qi 充电套价格低至 5 美元。这些价格相对于 Qi 支持的电子设备而言还是可承受的。
无线充电标准之推动因素【i7无线充电】
对于客户而言，无线充电标准的主要优势是互操作性。用户只需购买一台无线充电板，即可为各种家用移动设备充电。用户在当地的咖啡馆享受着免费 Wi-Fi 的同时，还可以利用无线充电（一项新兴服务），而不用担心设备是否存在兼容性问题。标准化技术的商业拥护者认为，这将消除用户对无线充电技术的疑虑并促进其被广泛采纳。
标准与专用协议之争
Qi 技术基于充电器（发射器）线圈和移动设备（接收器）线圈间的电磁感应原理，这就必然存在一些要求和约束，即，1) 每个接收器必须有一个对应的发射器，2) 为了能正常工作并最大化电力传输，两个线圈间允许的最大距离仅为 4 cm（1.6 英寸），
3) 接收器必须位于相对于发射器的特定位置，虽然 Qi 通过利用 3 到 8 个发射器线圈能够支持自由定位充电板上的设备。Qi 标准的这些限制促进了新标准形式的出现，每个标准都推出了新的方法，看似解决了某些关键问题。
目前有三个标准组织，在角逐采用电磁耦合的无线充电领域的主宰地位。除了现有的 WPC，还有2012 年 3 月成立的电力事业联盟（PMA）和 2012 年 5 月成立的无线电力联盟（A4WP）。PMA的 Power 2.0 技术采用电磁感应原理，工作方式与 Qi 非常类似，主要优势在于其软件允许星巴克和麦当劳等热点供应商监视并控制充电站的使用情况。A4WP 的 A4WP v1.0 标准采用 Qualcomm 开发的 WiPower 技术。WiPower 利用了不同于电磁感应的磁共振原理，其工作频率高于 Qi 和 Power 2.0。
无线充电技术三大主流标准
虽然大部分人对无线充电技术并不感到陌生，但诺基亚Lumia 920发布以后，无线充电功能还是受到人们的普遍关注。作为主打卖点之一，无线充电让Lumia 920与目前主流的手机产品形成了差异化，个性鲜明。但实际上，诺基亚并不是最早在手机上使用无线充电技术的厂商，一年前飞利浦就曾推出过Qi无线充电标准的手机，但最终并未引起消费者关注。 实际上，目前的无线充电技术还不算成熟，不仅技术发展缓慢，标准也尚未统一。目前主流的无线充电标准有三种：Power Matters Alliance（PMA）标准、Qi标准、Alliance for Wireless Power（A4WP）标准。下面我们就针对这三种标准进行简单介绍。
Power Matters Alliance标准
Power Matters Alliance标准是由Duracell Powermat公司发起的，而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营，拥有比较出色的综合实力。除此以外，Powermat还是Alliance for Wireless Power（A4WP）标准的支持成员之一。
目前已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟（Power Matters Alliance缩写）。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。
目前Duracell Powermat公司推出过一款WiCC充电卡采用的就是Power Matters Alliance标准。WiCC比SD卡大一圈，内部嵌入了用于电磁感应式非接触充电的线圈和电极等组件，卡片的厚度较薄，插入现有智能手机电池旁边即可利用，利用该卡片可使很多便携终端轻松支持非接触充电。
WiCC充电卡
另外作为支持，星巴克计划在波士顿地区17家门店进行Duracell Powermat无线充电试点，这将为PMA在美国立足提供有力的支撑。星巴克首席数字官Adam Brotman表示：“星巴克将在部分桌面上安置无线充电设备，看看顾客反应如何。”如果顾客没有与iPhone或Galaxy相匹配的充电外壳，星巴克将在试点期间进行小部分免费赠送，而柜台也有部分外壳出借。
Qi标准
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,简称WPC）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。
目前，市场比较主流的无线充电技术主要通过三种方式，即电磁感应、无线电波、以及共振作用，而Qi采用了目前最为主流的电磁感应技术。在技术应用方面，中国公司已经站在了无线充电行业的最前沿。据悉，目前Qi在中国的应用产品主要是手机，这是第一个阶段，以后将发展运用到不同类别或更高功率的数码产品中。截至目前，联盟成员数量已增加到74家，包括飞利浦、HTC、诺基亚、三星、索尼爱立信、百思买等知名企业都已是联盟的成员。 德州仪器推出的小型Qi无线电源芯片
Qi标准的典型代表性产品有：诺基亚Lumia 920、诺基亚Lumia 820、谷歌Nexus 4等。使用这些手机的时候，不需要安装任何配件，直接将它放在任何一款支持 Qi 标准的充电器上就能开始充电，目前市面上已经有了劲量、PowerMate等品牌的大量不同款式的无线充电器可供选择。
诺基亚Lumia 920:A4WP标准
A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称，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Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom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。 该无线充电联盟将重点引入“电磁谐振无线充电”技术，与Qi的“电磁感应技术”有所区别，这两种技术各有千秋。前者传输效率可能较低，但可以实现稍远距离的无线充电。后者需要近距离接触，例如将手机放在一个底座上，不用接线就可以通过感应充电，但这样充电效率较高。
A4WP标准组成联盟希望让无线充电迅速普及，让用户在任何地方都可进行无线充电。或者说，A4WP想要让无线充电便宜一些，并且在不增加手机、平板或者笔记本电脑体积的情况下增加充电接口，这意味着将有越来越多的制造商默认选择无线充电器。
业界人士认为，高通、三星、Powermat等公司创立的无线充电联盟扩大了针对的产品范围，包括了电动汽车等更广泛的电子产品领域。
由于联盟组成时间较晚，目前采用该标准的产品并不多见。之前三星曾表示，Galaxy S III智能手机配件中包含一款无线充电器，不过上市时间尚未确定，猜测该款无线充电器将会符合A4WP标准。不过由于A4WP与Qi的技术原理不同，Galaxy S III与Lumia 920的充电器将不能通用，用户不得不准备两个充电器对不同产品进行充电。
无线充电安全吗
随着三星S6的上市，无线充电产品逐渐进入公众的视野，很多人最为困扰的的问题就是关于无线充电的安全性，笔者就无线充电产品安全性的问题作了调研，希望能解释大家的困扰。
说到无线充电安全性的问题还是要对无线充电的标准做个简要的说明：现在主流的无线充电标准主要由三种：1、 QI标准，QI标准由无线充电联盟（简称WPC）发起，目前市场在使用的标准为QI1.1，目前在市场流通的内置无线充电的主流手机有三星S6，谷歌系列手机与平板，LG手机，诺基亚手机，非主流的机型有约50种，2014年的内置手机出货量约5000万台；2、PMA标准，PMA标准由PMA联盟发起，目前主流支持的手机为三星S6，另外在部分国外的星巴克有作安装推广，目前市场运行的标准为PMA1.1；3、A4WP标准，A4PW标准由无线充电联盟（和QI的无线充电联盟同名不同家）发起，目前未有主流手机应用。 2014年PMA与A4WP合并。
我们把现有标准做分类，分为两种：1、电磁感应式2磁共振式
目前在市场应用的无线充电手机都是电磁感应式，QI1.1和PMA1.1都是电磁感应式，两者的规格极其近似，以下以QI1.1为例作介绍，QI1.1的主要规格为：1、功率5W（电压*电流比如说5V*1A）2、充电线圈距离7毫米，减掉发射器和接受手机的外壳约为5毫米3、效率在60%-75%之间4、单向通讯，就是发射端听从接收手机的命令。
我们根据上述标准就事关安全的几个问题做解释：
1、 发热问题：充电就会发热，无论是有线还是无线，无线充电的发热除了原有有线充电
的发热还增加了无线充电发热，所以理论上相同功率充电，无线充电一定比有线发热多，由于内置无线充电的手机做了更好的无线充电方面的散热处理，所以没有特别多的区别，无线充电的效率在60%-75% ，损耗的效率哪里去了？答案是这30%左右的效率损耗主要在无线充电发射器端，无线充电电路损耗约为20%，80%左右的能量被无线充电线圈接收，无线充电线圈接收的能量自身电路损耗约8%，电池充电损耗约5%。现在我们计算一下热量无线充电发射器，大约承受了5W*0.2的热量，1W的热量在散热良好的条件下只会让发射器上表面温度升高5度-10度，不会引起高温安全问题，但是值得注意的无线充电器内部的个别元器件会有更高的温度，主要是用来整流的电容和MOSFET，设计和用料良好无线充电发射器，在功率5W的条件下，电子原件的温度不会超过50度，但是市场有非常多的劣质产品，在3W（5V*600MA）的条件下，个别电子元件的温度就会超过70度，由于通常做劣质产品的人都会限制发射频率以达到控制功率的效果，所以比较少会发热到烧糊外壳或者起火的，但是通过限制发射频率理论上在无线充电接收端差异的情况下不能完全限制功率，所以有较大的发热安全隐患。QI关于温度安全的定义为60度，并且会通过效率检测控制产品发热，所以通过QI认证的产品能确保发热不存在问题。无线充电接受端同样分成两种，内置无线充电的手机由于是大厂做的，发热问题无需担心，使用了好的无线充电发射器就不会有很多的发热，而且手机内部设置了温度保护。另外一种无线充电接收器的方式是手机没有内置无线充电，通过外加配件的方式实现无线充电功能，市场上绝大部分无线充电接受器局部最高温度都在50度以内，一般会用改变D+/D—的方式限制输出电流在500-1000MA之间，所以基本安全，但是大部分厂家会省去温度保护，这个比较不让人放心。还有极个别非常不专业的厂商会设置错误的D+/D—（短接D+/D—的方式），自身产品的散热也未做处理，安全隐患非常大。
2、 电磁辐射问题：有电就有电磁辐射，涉及无线的产品电磁辐射更大，目前的无线充电
产品是否会有电磁辐射安全问题？笔者的结论是20厘米外长时间使用是安全的。1、目前的QI标准的频率在175KHZ以下，属于频率比较低的，低频电磁辐射的特点是距
离衰减非常大，5W的功率，80%被手机接收器接收，除了本身电路损耗外，大约0.3W的功率会损耗到空气中，距离10厘米基本就没啥影响了，20厘米外更放心2、由于无线充电发射器和无线充电接受器线圈下面都会有隔磁片（铁氧体），磁场主要在两个隔磁片之间，散发出去的比较少，更加保证了无线充电的低辐射，大部分市场流通的产品会使用质量还算过得去的隔磁片，极个别会使用便宜的吸波材（通常用于磁卡）这样会丧失30%左右的隔磁效果3、电磁辐射会对手机本身产生不良的影响吗？无线充电的频率在175K-105K,本身不会干扰手机的高频通讯，也不会影响手机音频，但是部分的漏磁会影响手机内部的电子原件的寿命，包括显示屏，由于无线充电手机本身的隔磁做得非常好，这个漏磁对手机的影响可以忽略，可是不排除个别发射器使用非标准的线圈及隔磁片从而严重影响手机寿命。
3、 触电风险：无线充电本身确实排除了充电过程的触电风险，有线充电引起触电本身是
几率极小的事情，由于使用了质量极差的充电器，在使用时市电（110-220V）整流为直流时发生内部短路从而引起触电，无线充电由于手机本身和无线充电发射器没有高压感应、电流小、不直接接触，即使无线充电器本身连接的电源发生短路也无法祸及手机。
综合以上论述，建议大家使用通过QI认证的无线充电发射器和接收器，这样能保证无线充电的各项安全指标，当然并非所有的未通过QI认证的产品就不好，只是很难有个可以让普通消费者看得明白其他判别标准，QI的授权厂商在QI的网站上可以查到，大家可以收缩WPC官网查看。由于QI会员年费10万人民币，单个产品测试3万人民币，所以通过QI认证的产品一般会比未通过认证的产品贵一倍以上。如果不愿意花高价也可以买一些低价的产品来试，充电快，不发热就留下，不行就退货。另外最好使用时不要长时间距离过近，产品不要放在易燃物上方使用就行。
后续的无线充电技术发展方向为充电距离更远，范围更大，功率更大，支持一对多充电。 从2015年无线充电的两大协议A4WP（已与PMA合并）、QI都会使用更新的无线充电协议，由于目前实际的产品并未上市，我们只有等以后再为大家讲解，关于新标准的无线充电产品安全性问题。
感谢深圳市方昕科技有限公司技术总监何总提供技术指导！
模拟电子技术课程设计说明书
简易无线充电器
院 、 部： 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 完成时间：
课程设计评定意见
I
《 模拟电子技术》课程设计任务书
II
III
《 模拟电子技术》课程设计任务书
IV
本文来源：http://www.guakaob.com/jianzhugongchengkaoshi/797859.html
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