无线充电技术现状,无线充电手机坏处

　　自从苹果将无线充电引入iPhone 8和iPhone X系列之后，这种可以摆脱充电线束缚的技术就成为了新款高端智能手机的标配。那么，无线充电真的成熟好用吗？现阶段支持这项技术的新产品有哪些？

　　追溯无线充电的历史

　　无线充电并不是什么“黑科技”。早在19世纪30年代，一位名叫迈克尔法拉的科学家就发现了电磁感应原理，即周围磁场的变化会在导线中产生电流。到目前为止，相对成熟的适用于智能手机的无线电力传输已经逐渐发展出两种解决方案：

　　电磁感应式

　　这是目前业内使用频率最高、普及面最广的无线充电技术方案。其原理是法拉第电池感应定律，即给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，从而将能量从发射端传递到接收端。

　　当在移动电话上实现时，专用线圈(包括用于转换和识别、电源管理等的芯片。)分别嵌入在移动电话的后盖和无线充电底座中。当电能输入发射端线圈时，会产生磁场，当磁场感应到接收端线圈时，会产生电流，从而实现充电过程。

　　理论上，发射器和接收器中线圈的数量和面积越大，单位时间内无线传输的功率就越多，对它们之间的距离和位置的要求也就越宽松。

　　优点：成本低，技术成熟，转换效率相对较高。

　　缺点：充电距离太短，需要对准触点才能保证效果。

　　磁场共振式

　　该方案由能量发送器和能量接收器组成。当发射器和接收器达到相同的频率，就可以产生磁共振，满足能量交换。这个方案背后的原理类似于学校课本上提到的军队集体过桥时，桥梁因共振而坍塌的故事。

　　相比电磁感应，磁共振方案的有效传输距离更长(支持几厘米到几米)，可以实现一对多充电。

　　磁场型属于电磁感应型的“高级版”。理论上只需在次级线圈(手机内部)加一个电容，形成谐振电路，与充电底座上固定频率的交流电谐振，实现多台设备远距离无线充电。

　　优点：充电距离长，一对多支持

　　缺点：同时给多个设备充电会增加发热量，降低转换效率，而提高效率会产生更大的电磁辐射，不利于安全。

　　现实中，电力的无线迁移可以通过电场耦合、谐振、无线电波、射频技术、红外等方式实现，但都存在效率、距离、辐射、安全等问题。

　　从电动牙刷到智能手机

　　随着电磁感应无线充电技术的成熟，第一个受益的数码设备就是电动牙刷。由于电动牙刷在使用过程中不可避免地会接触到水，所以从很久以前就引入了无线充电的概念，使充电触点不外露，大大增强了产品的防水性，实现了全洗。

　　事实上，智能手机与无线充电技术的联姻并不比电动牙刷晚多少。早在2011年就被夏普旗下的SH-13C手机追杀。

　　可惜无线充电在那个年代还是个新概念，夏普在业界的影响力也有限。这种形式的“单枪匹马”不可能掀起太大的波澜。

　　另外，早期的无线充电技术效率不高。以电动牙刷为例。有些型号只有内置的700mAh电池，但充满电需要4个多小时。但是当年的智能手机电池容量一般都在1500mAh以上。谁能忍受8小时以上不间断充电？

　　低充电效率和各种潜在的兼容性风险一直制约着无线充电技术在智能手机领域取得巨大成就

　　2008年12月17日，飞利浦电子、德州仪器、国家半导体等各大公司联手成立“无线电源联盟”(WPC)，旨在提高无线充电技术的便利性和普及性。截至2018年4月30日，无线电力联盟(WPC)成员数量已增至534个。

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　　2012年，由多方参与制定的无线充电标准“Qi”诞生，克服了无线充电“普适性”的技术瓶颈。所有通过Qi标准认证的产品(手机和无线充电底座)都可以互相兼容。另一方面，诺基亚的Lumia 810有幸成为第一款符合Qi标准的智能手机。

　　WPC联盟认证的产品可以在外观或包装上标注“Qi”的标识，而带有“Qi”标识的终端可以相互兼容。需要注意的是，加入WPC的年费从5000美元到25000美元不等。只有加入WPC无线电源联合体才能获得Qi认证。

　　齐的技术标准也在不断升级。比如Qi早期的所有标准都是基于电磁感应方案，而从Qi1.2标准开始，又加入了磁共振方案，不仅增加了充电距离，还将充电功率从7.5W提高到最高15W。目前Qi标准的最新版本是Qi1.2.4，简化了变送器的认证级别。

　　除了WPC推出的Qi标准，无线充电领域还有几个通用标准：

　　背靠联盟好乘凉

　　Power Matters联盟标准无线充电标准由金霸王Powermat发起，金霸王Powermat是P&G和无线充电技术公司Powermat的合资公司，曾与Qi标准兼容。

　　PMA

　　无线电源标准联盟是由高通、三星和Powermat共同创建的无线电源联盟。

　　A4WP

　　2015年，PMA和A4WP宣布合并，新联盟更名为航空燃料联盟。

　　AirFuel Alliance

　　苹果在2012年申请了自己的无线充电专利，可以通过“近场磁共振”技术建立大范围的充电区域。任何支持这项技术的苹果设备，只要放在这个区域，都可以无线充电。不出意外的话，苹果2017年随iPhone 8系列发布的AirPower“充电枕”(可以同时为iPhone、Apple Watch 3和最新的AirPods收纳盒无线充电)就是基于这项技术的测试。虽然iPhone 8等手机兼容Qi标准，但AirPower本身似乎只支持苹果设备。需要说明的是，AirPower因为有发热问题需要解决，所以还没有正式上市。

　　苹果

　　虽然无线充电的标准有很多，但是目前在手机领域，Qi仍然占据着主导地位，所以我们就拿Qi无线充电底座(设备)来看看这个设备是如何工作的。

　　Qi无线充电标准取决于手机和充电器中两个线圈之间的感应。受限于手机有限的厚度和空间，即使是iPhone X和三星Galaxy S9的旗舰也只有单个线圈集成在内部，这就决定了它们在无线充电时，必须与充电器零距离接触，并且手机/充电器中对应的线圈要在导向位置相互对齐，否则就会出现无法充电或者充电效率大打折扣的问题。

　　因此，支持无线充电的新手机和充电器将引入自由定位系统，在接收线圈的位置集成多个合作的通量发生器，放置在其上的手机将传输位置信息。一旦检测到位置偏差，手机上会弹出警告提示，提醒我们再次移动手机到指定位置。

　　无线充电虽然摆脱了线缆的束缚，但也不用担心反复插拔USB接口带来的划痕和寿命问题。但充电过程中，手机仅限充电器一亩三分地。在此期间，我们不能拿起或移动手机，而无线充电的功率一般只有5W到10W。3000mAh电池的手机充满电需要2.5小时到5小时(必须处于屏息状态)，其使用场景只适合晚上睡觉和全心听课/工作。

　　无线充电的体验如何

　　虽然Qi为无线充电设立了一个标准，让不同品牌、型号的手机和充电器可以互相兼容，但背后其实有很多“不兼容”的问题。

　　理性看待Qi的“兼容性”

　　比如OPPO的VOOC闪充，高通QC，联发科PE，华为FCP等快充技术，它们之间的充电器和数据线也可以相互兼容，可以进行稳定的5V/2A输出(取决于手机的输入标准)。但要激活VOOC的5V/4.5A、QC3.0的12V/2A等“快充状态”，需要充电器、数据线和手机在协议上进行匹配。只有“握手”成功后，才能充满电。

　　齐标准都是一样的。出于盈利或抢占话语权的目的，各手机品牌的无线充电技术中存在着很多私有协议标准，如苹果7.5W、小米7.5W、索尼9W、华为10W、三星10W等。不过它们都有一个共同点，就是向后兼容Qi，从而最大化设备间的通用性。

　　没错，就像安卓系统和手机之间的各种快充技术一样，Qi无线充电标准也有“碎片化”的现象。至于手机和充电器如何“识别握手”，那就要看硬件和系统了。

　　Qi快充协议之别

　　我们来看看系统层面的限制。苹果原计划iPhone 8/X只有搭配自带的AirPower才能实现7.5W无线“快充”。但由于AirPower的无限期上市，不得不在iOS11.2系统更新中解除了第三方授权无线充电器使用7.5W快充的禁令，而与其他Qi充电器配对时只能享受5W“慢充”。

　　让我们看看硬件的限制。无线充电器的PCB板上会集成一个无线充电控制芯片，它将决定多少不同型号的手机可以“握手成功”。

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　　以ANKER PowerWave 7.5 Pad为例。是市面上为数不多的可以给iPhone充满电的无线充电器。原因是它集成了WP80024无线充电控制芯片，支持Qi-BPP 5W、iPhone 7.5W、三星10W等无线充电协议。

　　所以以后大家在选择无线充电器的时候，要根据自己手机的具体型号和支持的无线快充协议来选择配套的产品，否则只能用Qi标准的5W功率来充电，这要追溯到10年前。

　　软硬层面的识别

　　目前支持无线充电的手机主要局限于少数品牌的高端产品线，如三星Galaxy S/Note系列(S6以上支持)、索尼Xperia Z4v/ZX2、华为Mate RS、小米MIX2S、坚果R1、诺基亚7 Plus/8 Sirocco、YOTA Phone 2等随着苹果从iPhone 8系列开始将无线充电纳入标准，这项技术在手机圈(中高端)普及只是时间问题。

　　至于无线充电器，现在能买到的品牌和型号让人眼花缭乱，价格从不到50元到几百元不等。那么，选择无线充电器需要注意哪些问题呢？

　　如何选择无线充电器

　　首先，符合Qi标准自然是选择无线充电器的首要考核目标。此外，这类设备还有两个关键功能，——FOD异物检测和散热，这两个功能很容易被普通用户忽略。其中FOD异物检测容易被低价产品阉割降低成本，先谈安全功能

　　异物检测功能让无线充电器“智能识别”手机，只有内置线圈的手机接触到它才会无线充电。但是在无线充电的过程中，充电器端会产生大量的热量，一些支持7.5W和10W快充的充电器在全速状态下热量输出更高。所以内部采用主动散热还是被动散热是非常重要的。

　　所谓被动散热，是指无线充电器通过金属导热片和导热油脂的方式自然散热，散热效率一般。主动散热就是在无线充电器内部安装额外的离心风扇和相应的散热孔，通过风冷快速散热，效果一般更好。

　　不要小看温度对无线充电效率的影响。很多手机厂商都会设置严格的温度墙。比如苹果在iOS 11.3中设置了一个规则：当手机后盖的发热量达到一定值时，会通过降低手机的接收功率来减少发热，但结果是无线充电速度变得超级慢。

　　有媒体对此进行了测试。即使是苹果官方授权、售价高达498元的mophie和Belgin，也会因为发热而出现充电速度下降50%的情况，从无线快充变成无线慢充。

　　而没有该功能保护的充电器，一旦有金属物体不慎放在了充电器表面的线圈感应位置，金属便会被迅速加热，很容易造成意外。

　　从体验的角度来看，手机能否垂直放置(以仰角)而不影响充电效果，应该是无线充电器的一个重要考核标准。原因很简单。你不可能在充电的几个小时里不玩手机吧？有了这款产品，我们可以在充电的同时(无线)自动看视频、聊微信或者翻电子书。

　　此外，在选择立式无线充电器时，可以优先考虑内置两个电线圈和风扇的产品，让手机以更随意的姿势放在充电器上。无论是横放还是竖放，稍微偏移就能传输功率，不用担心手机发热降低无线充电的输入功率。

　　最后，我们还需要根据手机支持的无线快充协议，选择最匹配的无线充电器。比如iPhone用户要选择兼容苹果7.5W快充的，三星手机要选择支持三星10W快充的。每个产品还会在相关宣传参数上注明支持的快充协议和兼容列表，大家可以仔细关注一下。

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