智能手機(jī)、電子書(shū)閱讀器和平板電腦等眾多移動(dòng)設(shè)備都需要定期插到電源插座上補(bǔ)充電量。大部分智能手機(jī)電池的續(xù)航時(shí)間都很少能超過(guò)一天，所以帶來(lái)了頻繁充電這個(gè)讓人煩惱的后勤問(wèn)題。相信因?yàn)槭謾C(jī)沒(méi)電而耽誤事的情況每個(gè)人都遇到過(guò)。如果電池技術(shù)和移動(dòng)設(shè)備的耗電情況沒(méi)有突破性進(jìn)展的話，那么有沒(méi)有一種解決方案至少可以讓充電這件事變簡(jiǎn)單呢？理想的情況是，只要把手機(jī)放在一個(gè)設(shè)備上就可以充電，像電動(dòng)牙刷的無(wú)線充電盤(pán)一樣。但是與牙刷相比，移動(dòng)設(shè)備需要在更短的時(shí)間內(nèi)傳輸更多的電能。

目前，有超過(guò)100家重要的科技公司，包括索尼和松下等都加入了一個(gè)名叫無(wú)線充電聯(lián)盟（WPC）的組織，該聯(lián)盟的目標(biāo)是制定一個(gè)統(tǒng)一的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi（發(fā)音同“氣”，該標(biāo)準(zhǔn)由香港ConvenientPower公司推動(dòng)建立）。WPC聯(lián)盟的第一個(gè)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)是2010年通過(guò)的，但后續(xù)的進(jìn)展緩慢。美國(guó)通信運(yùn)營(yíng)商Verizon自2011年中期以來(lái)，僅為一小部分手機(jī)上提供了無(wú)線充電版本，包括三星的Galaxy設(shè)備在內(nèi)都使用的是更換無(wú)線充電后殼的方式。但是今年，情況就完全會(huì)是另一番模樣，諾基亞的新旗艦手機(jī)Lumia 920采用了無(wú)線充電技術(shù)（Lumia 820也可以通過(guò)換殼來(lái)得到無(wú)線充電功能），并且諾基亞還同時(shí)發(fā)布了無(wú)線充電枕頭和無(wú)線充電音響等配件，而且Google的第四代旗艦手機(jī)Nexus 4也內(nèi)置了Qi無(wú)線充電技術(shù)。

快速充電

目前Qi標(biāo)準(zhǔn)最大支持5W的負(fù)荷。平板電腦需要幾個(gè)小時(shí)才能完成充電，而電池容量在2 000mAh左右的智能手機(jī)充電則需要2h~3h。Qi標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有指定能量傳送的具體方案，但目前主要是通過(guò)磁感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。發(fā)射器和接收器上都配備了線圈，發(fā)射器線圈通電后交變電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，然后接收器的線圈通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生電壓，從而為移動(dòng)設(shè)備充電。

為了提高能量傳遞的效率，發(fā)射線圈的磁場(chǎng)要盡可能與接收線圈匹配，所以不同直徑的線圈，在發(fā)射器和接收器之間存在一個(gè)最佳傳輸距離。Qi標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的發(fā)射線圈尺寸大約在30mm~80mm之間。匹配的距離約為發(fā)射器線圈直徑的1/10，這意味著兩個(gè)設(shè)備必須靠近。因?yàn)槿绻嚯x增大，能量轉(zhuǎn)移的效率就會(huì)明顯降低，從超過(guò)70%降低到不到10%。為了使信號(hào)傳輸達(dá)到最佳狀態(tài)，線圈不僅要彼此接近，而且角度也要十分理想，為了確保移動(dòng)設(shè)備位于發(fā)射器線圈的中心，充電設(shè)備通常會(huì)配備磁鐵來(lái)進(jìn)行精確定位。

磁場(chǎng)間的通信

除了能量，兩個(gè)磁場(chǎng)之間還需要發(fā)送數(shù)據(jù)。將移動(dòng)設(shè)備放置到充電板上時(shí)，發(fā)射器和接收器之間就會(huì)通信。發(fā)射器每400ms發(fā)射一個(gè)脈沖，如果電壓保持不變，就不會(huì)傳遞能量。如果電壓下降則意味著有Qi標(biāo)準(zhǔn)的接收器存在。之后，發(fā)射器會(huì)發(fā)射一個(gè)更強(qiáng)的脈沖喚醒接收器。此時(shí)脈沖的作用相當(dāng)于一個(gè)能量轉(zhuǎn)讓協(xié)議，它告訴發(fā)射器現(xiàn)在的接收器需要多大的電量以及以什么樣的頻率傳遞能量波等信息。然后在傳輸階段每32ms發(fā)射一個(gè)脈沖，保證可以及時(shí)修復(fù)控制器模塊發(fā)射出的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包。如果電池充滿了電，接收器就會(huì)發(fā)射一個(gè)“結(jié)束功率傳輸”的包，然后發(fā)射器將停止能量傳遞。

2012年4月，WPC推出了Qi標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展版本1.1，使廠商能夠生產(chǎn)更強(qiáng)大的充電站，而不是簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)版本。新版本支持采用多線圈模型的發(fā)射器，移動(dòng)設(shè)備只要在充電板上即可對(duì)準(zhǔn)線圈接收能量。此外，充電站也支持多個(gè)不同的移動(dòng)設(shè)備同時(shí)充電。這樣的話，接收器制造商可以在很大程度上獲得設(shè)計(jì)自由度。

1.1版本的Qi標(biāo)準(zhǔn)很有可能被更廣泛地普及，但不會(huì)成為大一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)椴粌H蘋(píng)果不支持Qi標(biāo)準(zhǔn)，三星和高通也計(jì)劃推出自己的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，而且英特爾也將在2013年推出支持無(wú)線充電的超極本，后兩者的方案在技術(shù)原理上都不同于Qi的共振感應(yīng)技術(shù)，因此是否能與Qi標(biāo)準(zhǔn)兼容尚不明確。但是如果英特爾和三星能夠在符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的情況下帶來(lái)更好的技術(shù)，則很有可能統(tǒng)一所有無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，真正讓無(wú)線充電技術(shù)的普及取得重大突破。

本文來(lái)源：CHIP《新電腦》2013年01期   作者：郝曉茹