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智慧型手機無線充電技術不只有 Qi 這技術不普及但很厲害

智慧型手機無線充電技術不只有 Qi 這技術不普及但很厲害
                                       

之前聊到了無線充電的原理,就是來自裝置接收端上的發電機,在智慧型手機上也是如此,利用電磁感應技術來進行電力傳遞,達成無線充電的目的。大家對於智慧型手機的無線充電相信都不陌生,目前市面上以 Qi 無線充電標準最為普遍。事實上還有其他技術標準,雖然較少人聽過也不普及,不過技術上與實用性上都非常厲害。

 

最普及的 Qi 無線充電標準

目前只要智慧型手機品牌推出無線充電手機,可以說清一色都是採用由無線電力聯盟(Wireless Power Consortium, WPC)所制定的 Qi 標準,會這麼普及的原因就在許多智慧型手機品牌與系統商,都是 WPC 的成員,例如 APPLE、Samsung、小米、Google…等。

雖然 WPC 訂定了 Qi 的標準,但因為技術上並不會太難,所以市面上也有不少產品打著支援 Qi 無線充電,事實上並沒有通過 Qi 測試與認證。Qi 測試項目包含傳送與接收端通訊協定時序測試、在位置偏移時的輸出功率測試、最大功率測試與異物介入測試,這些測試是以合乎規格為主要目的。通過規格測試後,接下來還有互動操作性測試,這部分包含能否在 3 秒內與其他 Qi 協定之產品建立通訊,另外在低電量情況下,可維持充電 5 分鐘。除了上述測試外,其實還有不少繁瑣的行政流程,這邊就不贅述。

其實不少手機廠都推出非常高功率的無線充電手機與充電座,例如小米就推出 120W 無線充電,雖然都有打著通過 Qi 認證,事實上若非是小米自家支援 120W 無線充電手機外的其他通過 Qi 協定手機,並沒有辦法完全享受這高速的無線充電。

另外目前也有不少旗艦機種有著反向無線充電技術,這其實也是根據 Qi 標準所設計,在手機內部設計發射磁場的線圈,用以感應其他裝置進行反向充電,這也是個方便的設計,可讓耳機、觸控筆之類的小物直接充電,無須攜帶特定線材。

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更厲害的 AirFuel 無線充電

除了由 WPC 所制定的 Qi 標準外,還有由 Power Matters Alliance 電力事業聯盟所制定的 PMA 標準、Alliance for Wireless Power 所制定的 A4WP 標準與 AirFuel Alliance 所制定的 AirFuel 標準。

PMA 所使用的技術與 Qi 相同,都是採用電磁感應技術、而 A4WP 則是採用磁共振技術,但這兩個聯盟在 2015 年合併共組 AirFuel Alliance,也就是這聯盟有著電磁感應與電磁共振兩種技術,並同時發展非磁性的無線充電技術。但可能因小型消費性電子產品的無線技術市場幾乎都被 Qi 所搶佔,目前在這聯盟官網上僅留著以磁共振技術的 AirFuel Resonant 與基於無線射頻的 AirFuel RF 兩項技術標準。

AirFuel Resonant 的磁共振無線充電原理是於發射端利用交流電經過線圈後,產生高頻變化磁場,當接收端對此頻率產生共振後,強化接收到的磁場進而產生電流。這項技術的優勢在於一次可為多個設備進行無線充電,也可進行非接觸式的無線充電,也就是不用擺放在充電盤上即可進行無線充電,效率也相對高。在這樣的優勢看來,是比起 Qi 標準要來得更厲害。但目前這項技術技術成本較高,體積也較電磁感應技術稍大,也不是真正可以離很遠,加上目前還沒有領導品牌採用這項技術,所以要成為普世標準還需要一段時間。

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*from AirFuel

 

另外在無線射頻的 AirFuel RF 技術部分,利用發射端由發射電路產生高頻交流訊號,藉由天線或共振器來傳遞電磁波,接收端天線接收到電磁波後將其轉換回高頻交流訊號,再由接收電路轉換成電能。這技術的電力傳輸距離更遠,並可以在同一區域內為更多裝置充電。這技術可以應用在為密封性更好的設備,如水下設備進行供電,可省去拉線麻煩;另外像是大量需要電力的設備,如賣場中的感應器、溫濕控設備、電腦週邊…等,甚至還能實現無人機在空中飛行時就可進行充電的理想。當然無線射頻裝置必須符合最大發射功率的限制,才能避免對生物造成影響,就如 WiFi 無線分享器一樣必須經過主管機關認證與管理,才能讓消費者安心使用。

小米在 2019 年曾展演過 Mi Air Charge ,就是利用同一種技術原理所開發的,而目前市面上如 Ossia 的 Cota 無線充電技術、Energous 的 WattUp 無線充電技術,都是採用 AirFuel RF 標準所開發,這項技術就可真正實現無線充電的方便性。

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*from Ossia

智慧手機

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