磁感应也能做远距离无线充电？你能想到哪些新应用场景？

 磁感应技术也能做远距离无线充电？你没有看错，这是日前在ASPENCORE旗下《电子工程专辑》、《EDN电子技术设计》和《国际电子商情》共同举办的“第18届电源管理论坛（秋季）——快充与无线充电”论坛上，微鹅电子带来的一大亮点！相比标准的Qi只有不到1cm的充电距离，这种新技术将充电距离扩展到了3.5cm。那，你能对此想到哪些新的应用场景？这样的技术对于产业的发展又有何意义呢？

微鹅电子CEO余峰带来的议题是“消费类电子无线充电发展趋势探讨”。他指出，2008年WPC的成立可以认为是无线充电真正商业化应用的一个标志性的时间点。2012年又成立了A4WP（即Rezence，6.78MHz磁共振），虽然晚4年推出，但有很多技术优势。

Qi标准的四大诟病

从08年开始，到现在10多年时间，无线充电的发展日趋向好，今年比去年好很多。回顾2012年以前，Qi存在的问题包括充电慢、发热严重、TX和RX位置要对得很准、需要贴得很近等。有人拿Qi无线充电和QC快充做对比，Qi的充电速率慢很多。那么现在跟十年前比又有哪些变化？

无线充电往哪走？把价格做低而获取竞争优势，是一大“中国特色”。当然这个思路合理、正确，但也是把双刃剑。如果在把价格做低的同时能保持性能，那很好。但如果追求价格降低品质，这个市场就会变成红海。

怎么解决前面的4个问题。前2个其实都是：无线充电的速度有多快？华为的机器还没发，但据消息，发射器可能做到20W。接收端分三部分：无线充电线圈部分、整流部分，充电管理部分。最后的部分是有线和无线充电可以共用。前面两个部分是无线充电多出来的部分，这多出来两个部分造成无线充电一定比有线充电损耗多、速度慢。

后2个（即对准和贴合）其实最为人所诟病。为什么要做无线充电？原因是希望比有线充电带来更好的使用体验。空间自由度是我们想要转到无线的主要原因，包括垂直自由度（距离）和平面自由度（充电面积）两个方面。微鹅希望在空间自由度上做些工夫。

充电面积可以有多大？

下面是A11标准线圈的横截面示意图（黑色代表磁片，桔黄色代表线圈）。若发射器和接收器是中心点对中心点，即同轴，则耦合最大。

如果中心点偏1cm，按最短路径走，则磁通不需要经过线圈耦合，所以线圈感生的电压就低，无法充电。因此标准A11线圈充电要求偏移小于1cm。

如果将发射器的线圈变大，则线圈布线区域变大，耦合系数可以变高。

如果偏移更多，比如1.5cm，则磁通会打到手机金属上，形成涡流，发热，导致效率急剧降低。

A12线圈和A11线圈相似度较高。用A12线圈可以获取更宽充电区域，做到±15mm——在10mm以内，效率还比较平。这样，除了线圈不同以外，其他BOM一样，因此成本增加不多。

这样，作为手机配件来讲，摆放可以更加自由。另外，有些手机的接收线圈不在其中心位置（比如坚果R1），这就会对标准线圈带来困扰。车载应用，则会有夹子把手机拖住，手机尺寸不一，其中心点也就略有差异。当然，也可以用多线圈的方法来解决。

充电距离可以有多远？

上面是水平面积上的拓展。下面看充电距离。

这个问题更难。如果要紧密贴合在一起，那和有线充电器又有何异？那能否做到有所不同，充电距离能做到多远呢？

如下图所示，如果充电距离是3.5cm的话，则磁通走红色的圈更近，即磁通会发生自闭合。当然，磁通是发散的，还是有小部分会和远端耦合。

如果把发射磁通强行增强几十倍，磁通发散，往外绕，越远就会越发散。发散后就会打到手机上，造成发热，就会被认为是异物，我们不能准确控制磁通往哪走。所以似乎距离不能做远。

那怎么办？有三点需要考虑。1.在远端35mm处希望磁通是垂直打上去，这样才能被接收端耦合。线圈做大可以解决这个问题。2.磁通分散会打到金属部分。微鹅提出了一个专利叫分离式屏蔽技术。3.发射线圈尺寸做大，感值就比较大（需要有足够阻抗），就没办法用5V或9V电压去驱动。而如果把磁通增大50倍，考虑到效率和安全性问题，用200V电压驱动又不可能。因此要用相对较高的电压比如20几伏去驱动，并自动找到谐振点，在谐振腔去激发，这是另一个微鹅在做的技术，即自适应技术。

微鹅的远距离无线充电方案采用φ100的线圈（内径40）。横向由1cm变成3cm，路径变远，这样就有更多的分量会往远端走。然后需要做分离式屏蔽，即在手机边上要把磁场屏蔽，在屏蔽磁片中挖一个洞，洞里面磁通才能走，才会被手机所接收。

这样就可以把距离做到3.5cm（标准的Qi只有7、8mm）。虽然效率要低，但仍合理，在30mm的地方效率还有60%多。

那远距离无线充电怎么去用？

可以用双面胶或螺丝将发射器固定在桌子下面，在桌子上面贴个分离式磁片和一张纸来做标识（告诉用户这个位置可充电）。将分离式磁片和纸做到一起只有0.2mm，对用户无感，用户看到的只有一张纸。这样，无线充电就从桌面上变到了桌面下，从显性变成了隐性；从配件抽离出来，变成了一个基础设施。只有这样，未来我们无论走到哪，把手机往桌子上一丢就可以充电，那就会很方面。

微鹅想做的是构建一个无线充电的环境。目前来讲，这一技术在一些公共区域已经有不少应用，比如在海底捞火锅店、酒店床头柜、咖啡厅、政府办公大厅等候区等地方，这种设施变成了环境构建的利器。只有发射端到处都有，那生态才能闭环。

“预期未来，我们无论走到哪，手机都可以方便地进行无线充电。无线充电将会变成一个基础设施，就像水电气一样。希望无线充电能够改变人们的生活。”余峰总结道。

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