无线充电技术标准大战

2013-10-09 08:28:17来源: 互联网

Qi和A4WP是当今最重要的两种无线充电技术,但其各自的优点和缺点又是什么呢?谁又会在即将到来的无线充电技术大战中脱颖而出呢?让我们一起来看看国外科技媒体Android Authority带来的分析。

  毫无疑问,无线充电将会是未来移动设备的一个发展方向,也是各大厂商争相研究的热点技术之一。其实在电子产品如此普及的今天,相信我们每个人手头上都有若干个不同种类的充电器和充电线,使用起来非常不便。而无线充电技术正是为解决这个问题而产生的。无线充电技术一方面能让用户摆脱线缆的困扰,另一方面也能解决充电器的通用性问题。

  但是,正如我们所看到的,无线充电技术还没有被大规模应用,其原因主要在于目前有许多种不同的无线充电技术,而在众多技术当中,Qi和A4WP无疑是最接近大规模应用的两个。Qi是由WPC(无线充电联盟)提出的一项技术,而今年1月正式定案的A4WP则是其最强大的竞争对手,而Qi和A4WP的竞争也可以看作是全球无线充电技术的争夺大战。

  相比于A4WP来说,Qi的制定机构WPC是目前世界上最大的无线充电标准组织,其成员包括来自15个不同国家的137个合作伙伴,并已有一百多款搭载Qi技术的设备上市。但与此同时,包括高通、三星和德州仪器在内的一些重要成员同样也是A4WP的支持者。此前三星就曾表示A4WP比Qi更具有潜力。
 

  为了更好地理解这两种无线充电技术各自有什么优势和劣势,让我们先简单地了解一下无线充电的原理和这两种技术区别。

  无线充电的原理

  无论不同的无线充电技术的差别有多大,它们背后的原理就是我们熟知的电磁感应现象,具体来说就是利用变化的电场产生变化的磁场,再利用变化的磁场产生电场,从而产生电流为设备充电。

  我们都知道一根通电导线周围产生的磁场的方向垂直于电流方向,而且通常情况下是非常微弱的,但是如果将导线绕成圆形或者是螺形的话,相同方向的磁场便会叠加,从而形成较强的磁场。其实无线充电的原理就类似于我们生活中常见的变压器,都是利用一个线圈中的电流在另一个线圈中产生电流。但区别于变压器通过铁芯传导磁场的方式,无线充电设备中的感应线圈经过了一些特殊的调整,是以空气为介质传导磁场的,从而产生感应电流。同时,和声音的共振一样,两个线圈感应也需要设置一个共振频率,使接收线圈和输出线圈的频率一致,从而在输出线圈电流很小的情况下,也能在接收线圈中产生足够强的感应电流。

  

  举个例子,大家一定都听说过一队士兵在桥上齐步走最终把大桥振塌的故事吧,这是因为士兵踏步的频率与大桥的固有频率一致,从而能量更够在最大程度上传给大桥,最终导致大桥的坍塌。而对于无线充电技术来说,输出线圈就相当于士兵,是能量的输出方;而接收线圈则相当于桥,是能量的接收方,如果想让能量传输效率最大化,就必须让两个线圈的频率一致。

  原理的实际应用

  原理终归是原理,而各大厂商究竟是如何实现这个原理的呢?其实非常简单,仅仅需要一个通过交流电产生磁场的输出线圈和一个用磁场产生电流的接收线圈就行了。于此同时,输出线圈中的电流需要用LC回路(由电容和电感组成)调节至某一特定频率,从而能在接收线圈中产生尽可能大的电流,保证较高的能量传输效率。

  除此以外,设计师还需要解决诸如如何制造感应线圈,如何决定传输频率,如何优化充电时间和能源消耗等诸多实际问题,但这些问题都不在本文的讨论范围内。不过其中有一个非常重要的问题,那就是感应线圈的大小的确定并如何在传输效率、磁场强度和共振频率之间寻找一个平衡点。在这个问题上,Qi和A4WP的选择互不相同,最终导致了Qi技术小巧高效,而A4WP技术功率强大。

  Qi无线充电技术——磁感应充电

  Qi无线充电技术目前已得到较广泛的应用,诺基亚Lumia 920、三星Galaxy S4和谷歌Nexus 4都支持该项技术。相比于A4WP,Qi采用了较小的感应线圈,从而能够很容易地在较高频率下传输能量。不过其缺点也很明显,那就是充电的距离比较短,最大仅有几个厘米。所以,采用Qi的无线充电设备都需要将手机等设备放在充电基座上,通常还有设有磁性固定装置。而Qi另一个比较大的劣势就是不支持多个设备同时充电。

  

  为了改进这些缺点,有人提出在充电输出装置中放置多组小型线圈,以增加充电范围,但耗电量无疑也会随之增加,而且用户依然需要在充电时将手机等设备精确地放置在有感应磁场的区域,以保持和充电基座较强的连接。为了进一步解决耗电量增加的问题,WPC在Qi技术中加入了一种通讯协议。通过这个协议,充电中的设备会“告诉”充电基座需要的电量或是充电已完成,而充电基座可以根据充电设备的需要调节输出功率或者在充电完成后转入节能模式。

  

  除此以外,Qi另一个令人诟病的问题是在充电时可能会加热手机等设备内部的导电材料,从而引起发热。

  总体来说,Qi是一项比较保守的无线充电技术,虽然能量传输效率较高,但是在实际使用中不够灵活,对用户的要求比较高。

无线充电技术A4WP——磁共振充电#e#

  A4WP无线充电技术——磁共振充电

  在提高能量传输效率的问题上,A4WP的解决方案与Qi完全不同。相比于Qi,A4WP采用了更大的输出线圈,能同时为多台设备充电。同时由于设定了精确的共振频率,即使微弱的感应磁场也能为设备充电,这意味着A4WP的充电范围将会比Qi大得多。不过A4WP采用的磁共振无线充电技术的原理和Qi一样,本质上都是电磁感应,只是在利用电磁感应的方式上有所不同而已。

  

  虽然原理一样,但是A4WP的使用效果与Qi完全不同。A4WP的充电范围更大,理论上来说隔着物体也可以充电,同时也不需要准确地将设备摆放在充电基座上。此前,新西兰一家名为Power by Proxi的公司曾推出过一种无线充电盒,把电池、手机、相机等放入盒子中即可自动充电。虽然这个无线充电盒没有采用A4WP标准,但是其原理是一样的。

  

  和Qi一样,A4WP也可以根据充电设备的数量和缺电状况自动调整能量分配方案,以达到节能的目的。

  从其特点来看,A4WP要比Qi方便不少,用户不再需要像使用Qi无线充电设备时那样将手机小心翼翼地摆放好,而且由于A4WP的充电范围较大,将会支持一些形状复杂的设备,比如相机。

  而A4WP的缺点可能就在于给多个设备充电时其功率不能满足要求。比如说当一个10W的A4WP无线充电器给三个5W的充电设备充电时,每台设备的充电功率就会不足,充电时间也就会变长。所以对A4WP来说,真正的问题是其充电速度和效率。

  Qi vs A4WP:谁将会胜出?

  因为目前还没有采用A4WP技术的设备上市,所以在充电效率和电力消耗上哪个技术更优秀还不得而知。但是可以预想一下两种技术实际的应用状况。对于家庭用户来说,设备兼容性和效率才是他们最关心的两个因素,从这个角度来说,两者的差别并不大,不过A4WP还有略有优势的。而对咖啡厅之类公共场合来说,能够为多个设备同时充电的A4WP无线充电器显然更为实用。

  不过,最有可能决定谁能胜出的因素还是这两种技术的应用率,而在这方面,有着多家合作伙伴和一百多款上市设备的Qi遥遥领先。不过,像高通、三星、德州仪器这样重要的合作伙伴同时也对A4WP展现除了浓厚的兴趣。三星的一位发言人就曾表示三星看好A4WP技术,并愿意为A4WP建立其相应的生态环境。而这些移动设备行业巨头的加入无疑会加快A4WP的普及。

  就像所有的新技术一样,市场接受A4WP也需要一段时间。虽然三星表示看好A4WP,但是其最新旗舰机型Galaxy S4采用的依然是Qi无线充电技术,或许三星将会在明年支持A4WP的设备。可见,A4WP还是需要一段时间才能最终完善技术并打响知名度。所以,在未来的一段时间内,Qi应该还会继续稳坐无线充电技术的头把交椅。

  

  虽然A4WP有各种各样的优点,但如果A4WP最终与Qi形成两强争霸的局面的话,两者的不兼容性将会给用户带来不便。不过,我们还是希望采用A4WP的设备能够早日到来。

关键字:无线  充电技术

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1009/article_19845.html
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