苹果公司作为手机行业风向标，其一举一动都是竞争对手模仿的对象，一旦iPhone有了这样、那样的新设计，都将会为手机厂商的标配设计。和之前的指纹识别、NFC功能一样，iPhone 8、iPhone X发布以后，无线充电功能再一次拉回大众视线。有了苹果公司的带领，大家对于无线充电功能加入都纷纷看好，但是你知道无线充电是什么原理吗？其实它还分为WPC以及Airfuel两大阵营，两者是互不兼容的，而且在存在着充电功率无法与常规快充相提并论等诸多限制，这一期超能课堂就揭开无线充电的秘密。
讲起无线充电，估计大家都能回想起中学时期物理老师不厌其烦地讲解的电磁感应定律吧，那就是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动会产生感应电动势，继而驱动电子按照一定方向行进，形成感应电流，这个感应电流是直流电流，可以直接为手机电池进行充电，这个就是目前所有的无线充电技术的基石。
感谢法拉第（Michael Faraday）吧，他早在1831年通过一系列的电磁感应实验，总结出5种可以产生感应电流的情况，为日后科学家们建立完整的电磁理论奠定了坚实基础。
目前按照无线充电按照原理以及实现方式可分为三种：电磁感应、电磁共振、无线电波，但是万变不离其宗，他们都是较为典型的电磁感应功率传输系统，主要分为发射端系统、接收端系统。发射端包含有发射线圈、驱动器、控制器、电流电压反馈电路；接收端包含接受线圈、电压调节电路、控制器以及负载设备。
安森美展示的无线充电系统
接收端
发射端，图片来源见水印
蓬勃发展的无线充电技术
电磁感应技术
目前最为常见的手机无线充电解决方案就采用了电磁感应，充电底座以及手机终端分别内置了线圈，二者靠近以后，发射线圈通过一定频率的交流电，通过电磁感应在手机接收线圈中产生一定的电流，从而将点能量从发射端转移到接收端。便开始从充电座向手机进行供电。
目前该技术被广泛的运用到了手机无线充电领域。但这种方式的无线充电技术也存在比较明显的弊端——传输距离短、位置要求严格。现阶段上市的无线充电手机，都需要手机与充电板接触才能进行无线充电，而且对放置位置有着极为苛刻的要求。为提高供电效率，需要使线圈之间的位置对齐，不产生偏移。
电磁共振技术
原理是能量可以通过两个相同谐振频率的LC谐振器进行转移。谐振器是由一个小电容并联或串联的大电感线圈组成。同样的共振频率是能量转移的必要条件，比方说两个线圈作为共振器，发射端以10MHz频率振动，向周围发散出电磁场，而接受端需要同样以10MHz频率振动，才能接收到这个传递过来的能量。
这种类型的系统的一个特点是，能量只能与相同共振频率的对象交换，同时能量损失是很小的，以至我们可以获得更大的频率和更长的传输距离。
磁场共振方式不同于电磁感应方式的另一点优势在于其无需使线圈间的位置完全吻合就可以实现较为高效的供电。由于磁场共振式充电可以不受位置的严苛限制，并且能够实现一对多充电，这种方式将成为未来手机乃至电动汽车、家电等无线供电的发展方向。
无线电波技术
无线电波是一种比较少众的技术，其基本原理类似于早期使用的矿石收音机（只由一个检波二极管构成的收音机），利用特别制造的微型高效接收器，可以接收空间传输的无线电波，但是由于存在巨大的空间路径损耗，一般只能用于功率非常小、不大于100mW电子设备上，而且接收装置和发射装置距离最远不能超过10米。
两大无线充电标准联盟、三大技术标准
根据使用的技术、标准不同，划分出不同的无线充电标准联盟，经过多年合并兼容，目前最具影响力的主要有两个，分别是WPC以及Airfuel。
WPC（Wireless Power Consortium）
2008年12月17日，飞利浦电子、德州仪器、国家半导体等几大公司携手组建无线充电联盟WPC，共同制定目前最著名的无线充电标准Qi，意在提高不同产品的兼容性。Qi标准已经成为迄今为止全球分布范围最广、最普及的无线充电标准。
市面上使用Qi标准的无线充电器日渐增多，但无线充电产品要想获得Qi认证，企业必须加入WPC无线充电联盟，成为WPC会员。而WPC联盟有着等级制度，分为小企业会员（(Small business member）、准会员（Associate Member）、正式会员（Full Member）、长老会员（Regular Member）四种，权限以及待遇差天共地。
根据充电头网给出的数据，iPhone 8刚发布之际，WPC会员数目为241家，一周后增至251家，直到11月底为止，WPC会员已暴涨至323家，意味着苹果新一代iPhone支持Qi标准无线充电已经成为iPhone配件发展新方向，很多厂商都看准商机，准备好广撒网大捞鱼。
在全部323家会员中，中国大陆约占3成排在第一位，以绝对优势领先。而海尔集团更是作为中国在WPC的唯一一家长老会员企业，主管家用电器事务，与其它24家长老会员企业共同管理WPC无线充电联盟事务，并在会议上拥有表决权。
Qi无线充电标准采用电磁感应技术，其技术实现需要用户将终端对准无线充电的基座，发射端与接收端精确对准才能进行充电，而且传输距离限制较为严苛。
WPC无线充电联盟Qi无线充电标1.2版本中，带来诸多特性：支持15W充电，可一对多充电，充电距离有1.1版本7mm提升至30/45mm（针对不同版本的接收端，1.1/1.2）。
WPC也并没有止步不前，WPC与PowerbyProxi、德州仪器签订了协议，预备建立属于自己的磁共振充电解决方案，同时也吸引了包括Verizon Wireless、高通这样的企业加入。因此无线充电联盟并不是完全以技术划分，大家为了达到更好充电效果而不断采用新技术，并不是一成不变。
AirFue
AirFuel则是由PMA与A4WP两大阵营联合组成，相互兼容对方的无线充电技术标准，并且基于两大标准的无线充电设备，均可兼容对方标准的手机。
PMA
其中PMA(Power Matters Alliance)无线充电标准是由Duracell Powermat公司发起的，这个公司的组成也很奇特，是宝洁（没错就是P&G,全球最大的日化公司）与无线充电技术公司Powermat合资经营。而PMA的策略也相当奇特，通过企业支持来制造消费者需求，美国星巴克在本土门店桌子上埋有支持这种充电技术充电板，支持PMA充电标准的手机放在桌上就可以充电了，但最近星巴克看到苹果用Qi标准就决定叛变过去了。
PMA无线充电标准同样也采用了电磁感应技术，与Qi标准在技术方面的区别在于Qi使用的电磁波频率是100－205kHz，而PMA则使用频率为277－357kHz的电磁波。所以兼容PMA和Qi两种无线充电协议在原理上并不存在冲突，这也是星巴克宣布通过远程升级充电板，使其快速支持Qi标准无线充电。
A4WP
A4WP（Alliance for Wireless Power）无线充电标准是由美国高通公司、韩国三星公司以及Powermat公司共同创建的，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。
A4WP无线充电标准采用磁场共振充原理，所以采用此标准的无线充电装置可以拥有较为宽松的距离限制，并且可以实现一对多充电，是一种十分有前途的充电标准，但是在推广上就相当蹩脚了，推了那么多年都没成功推广开。
苹果开局，支持无线充电的手机即将爆发
无线充电功能在手机上一直推广不开，除了三星这个忠实拥趸一直在支持以外，现在苹果既然选择Qi标准而非自研标准，这个已经是Qi标准的胜利。按照目前苹果、三星两大巨头采用WPC联盟的Qi无线充电标准来看，Qi标准已经稳居上风，力压其余无线充电标准，大有在未来几年来一举替代其余标准的势头，毕竟苹果的号召力非同一般。据闻小米公司在明年初发布的小米7手机上也将会引入无线充电功能，并且使用苹果同一供应商，看来手机无线充电热潮爆发在即。
无线充电效率
现阶段电磁感应无线充电相对于磁场共振充电能够拥有更高的转化率，实际充电转化率可达80％左右。当然了，目前手机所标称的无线充电瓦数都是手机接收端的功率，像Galaxy Note 8采用比较先进的标准可以支持到10W，苹果iPhone 8/8 Plus/X升级至iOS 11.2系统可以支持最大7.5W。
这个功率对于有线快充动概就15W以上的功率，简直小巫见大巫，效率一点都比不上。唯一好处的就是充电方便，随放随充，使用零碎时间进行充电，无形中节省了连续充电需要的时间，同时减少了线缆的使用，接口磨损将几乎降低几个级别。
无线充电优点
-目前无线充电最大的又是就是摆脱最后一根线缆的束缚，再也不用特意插上电源线
-随充随用，将充电时间零碎化，无形中节省了充电时间
-通用性强，无线充电标准不像现在快充技术五花八门，在这个大前提下，公共场合很容易配置无线充电器，大部分用户都能受益，充电不需要再找数据线、充电头
-设计出寿命更长的电子产品，不需要做充电口可以让电子产品外壳做到全封闭，也就不会受到水汽、氧气以及灰尘的腐蚀，耐用性得到极大提高，电动牙刷就是个很高例子（小编不会告诉你飞利浦某些型号电动牙刷充电器可以激活新iPhone的充电提示，但实际因为功率不足充进去）
无线充电注意事项
一定要对准充电基座线圈位置才能充电吗？
最好对准，以有效保证功率传输效率。
像WPC联盟甚至提出过使用磁铁吸附对准线圈的方案，但目前很多比较大的充电板，内部放置了3-5个充电线圈，会智能识别最靠近的发射线圈，以提供更高的充电效率。
以iPhone X为例，5W功率充电要多久？7.5W呢？
根据测试，目前iPhone X使用5W无线充电器30分钟充电20%左右，而使用有线快充30分钟可以充入50%，差距巨大。但我们未购入7.5W无线充电板，以后会再测试。
无线充电会有辐射吗？
虽然无线充电使用了电磁，不过频率较低，但劣质产品设计出问题也会产生较大的电磁辐射，超出了手机电磁兼容的标准，手机容易出现问题。因此我们一定要买有3C认证的产品，避免出现大剂量电磁辐射（其实也大不了多少）。
充电器上如果放置了硬币等金属会发生意外吗？
为了防止充电板变电磁炉，在充电过程开始时，都要进行金属异物检测，无线充电器要收到来自手机发送的检测信号才会启动充电，通过认证才会进行无线充电（这一步可以视为握手协议，Apple Watch就是使用了不一样的握手协议，只有原装充电器才能使用），没有收到认证信号将会进入空闲状态，不执行充电，安全性有保障。
游客 2017-12-30 12:17
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游客 2017-12-21 19:00
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超能网友教授 2017-12-21 18:03 | 加入黑名单
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