关于iPhone 8 无线充电是怎么实现的和它是怎样实现的,看这一篇就够了

  iPhone 8 的预热早早就开始了。最新的一则消息是苹果加入无线充电标准联盟 WPC。对沉寂已久的无线充电行业来说,这不啻于一剂强心针。
  早在《爆料:亮瞎眼的 iPhone 8 测试机》一文爆出 iPhone 8 无线充电技术细节的四天前,郝鹏就发现了苹果新品将用无线充电的蛛丝马迹。
  &2 月 11 日晚上,我在登陆官网查询的时候,苹果的名字赫然在列。&郝鹏博士是楚山电子创始人和 CEO,同时也是 WPC 成员,公司近期刚获得天使+轮投资。他当晚的朋友圈截图也被圈内外的朋友大规模转发。苹果是消费电子行业当之无愧的巨无霸,它的引导作用毋庸置疑。
  回溯历史你会发现,苹果向来在新技术新标准上激进超前,近有 MacBook 强行吃下 USB-C,远有摒弃软盘、光驱和机械硬盘。与此同时,很多技术和标准的流行普及也仰赖于苹果的推广。无线充电行业近几日的兴奋就不难理解了。当然,苹果也不是万金油。这就是另一个话题了。
  在这一简单的事件背后,其实还有不少值得推敲的技术细节,比如在主流的两大无线充电联盟中,苹果为什么选择 WPC,以及 iPhone 8 到底会使用哪一种无线充电标准;更关键的是,苹果能在多大程度上改善无线充电的使用体验,而不致显得鸡肋。这些疑问都将会在下文中得到解答。
  磁感应,还是磁共振
  先来解释下磁感应和磁共振的基础知识。两者应用的都是电磁感应原理。
  法拉第铁圈实验示意图:左边线圈磁通量的改变,会在右边线圈感应出电流。
  电磁感应是发电机、变压器等多数电力设备操作的基础。它的发现人是迈克尔&法拉第(对,贾跃亭&造车&公司的名称就来源于此)。下面是维基百科的解释:
电磁感应(Electromagnetic induction),是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。
  说得简单一点:左边线圈磁通量的改变,会在右边线圈感应出电流。把左右两边线圈拍扁压平,接收线圈放在手机背面,发射线圈连接电源,你就得到了一个原始的无线充电装置。第一代的磁感应无线充电器便是这么来的。
  缺陷是因为缺少了磁性材料的束缚,发射线圈的部分磁通就不会经过接收线圈,术语叫耦合度低。所以需要手机和无线充电器对齐贴紧。否则会遇到手机明明放在充电器上了,一觉醒来没有充进电的尴尬。
  磁共振无线充电器则是用谐振器件(电感和电容)使发射端和接收端达到特定频率,从而产生磁场共振,进而阐述能量,优点是传输效率高。关于传输效率这一点可以参照共振现象来理解:军队步伐整齐通过桥梁,桥塌了。
  此外,磁共振技术还具有传输功率高的特点,商用领域可以达到 1000W 以上,而且方便做到一对多同时充电。缺点是成本较高,目前大众熟知的是 Airfuel 旗下的 6.78MHz 磁共振技术标准。6.78MHz 也成了 WPC 和 Airfuel 之间的关键差异,具体下文阐述。
  6. 78MHz 的原罪
  说起磁感应和磁共振两种无线充电方式,不少人倾向于把 WPC(Wireless Power Consortium)与 Airfuel 对立。其实不然,两者均有磁感应和磁共振协议。Airfuel 由 A4WP、PMA 合并而来。合并之前 A4WP 的主导技术标准是磁共振,而 PMA 使用的则是磁感应,两者合并之后 Airfuel 把磁共振当成了包装的重点。
  WPC 是目前最大的无线充电联盟,会员数量超过 200 家,其中有诺基亚、HTC、LG、索尼、三星、高通还有新近加入的苹果。它在 2010 年制定公布的 Qi 规范是目前应用范围最广的无线充电标准,支持的产品超过 1300 余种。前文提到的楚山电子亦是 WPC 成员。
  原 A4WP 的成员则有高通、三星、Duracell Powermat 和英特尔等;PMA 则得到了星巴克、Google 和 AT&T 的支持。需要特别说明的是,&买基带送芯片&的,它既是 A4WP 创始会员,也是 WPC 董事会成员和 PMA 资深领导会员。三星是另一个骑墙派。2014 年 A4WP 和 PMA 合并之后,它在 Airfuel 和 WPC 中均有参与。
  早前大部分的 Qi 产品都是磁感应式。而在在最新的除了加入对多装置充电的支持,也纳入了磁共振技术,充电功率增加到 2000W。郝鹏告诉 PingWest 品玩(微信号:wepingwest),Q1.2.2 规范中,涉及的磁感应频率在&87~205KHz。《爆料:亮瞎眼的 iPhone 8 测试机》一文中提到 iPhone 8 测试机的磁性材料频率大概为 300KHz,稍高于 Q1.2.2 中的规范。
  鉴于该规范中对磁共振频率并没有明确规定。所以不排除苹果 iPhone 8 会使用磁共振技术实现无线充电。&极有可能。&在 WPC 框架下做 KHz 级磁共振无线充电解决方案的郝鹏对于这点信心颇足。以苹果对用户体验的苛刻,它很难容忍对不齐无法充电这件事的。在私下沟通时,WPC 主席告诉郝鹏,Qi 1.2 之所以加入磁共振技术支持,原因有两个,一是给低功率的产品提供更大的空间自由度,主要是纵向距离,二是提供更大的功率。
  苹果其实在 Apple Watch 两代产品中已经使用了无线充电技术,而且也是基于 WPC 框架,只不过并未兼容通用无线充电器。这两代产品也为苹果做了技术上的积累。就像&(振动器),直到下一代的 iPhone 6s 才开放触觉反馈功能。&时一度怀疑苹果为何要做这么重的一个振动器。联想副总裁常程告诉 PingWest 品玩(微信号:wepingwest),这单颗振动器的成本高达 3 美元。抢先上马触觉反馈的 Android 手机品牌技不如人也就情有可原了,成本压力是实实在在的。
  为什么苹果没有加入 Airfuel,而是选择了 WPC?除了它已经基于 Qi 框架给 Apple Watch 做无线充电功能外,另一个原因是,Airfuel 规范下磁共振的频率固定为 6.78MHz(相比之下 WPC 标准是一个频段区间 87~205KHz)。
6. 78MHz 是免费 ISM(Industrial Scientific Medical)中最低的频率。Wi-Fi 为 5GHz/2.4GHz,Bluetooth/ZigBee 2.4GHz,以及 RFID/NFC 13.56MHz,这些 ISM 频段都免费试用。其它频段,比如广电信号,是付费的;甚至军用频道,更不会开放。
  该频率与 NFC/RFID 的 13.56MHz 是整数倍的关系,两者之间会产生强烈的信号干扰。这基本上已经是行业里公开的秘密了。想必苹果不会对 Apple Pay 支付体验置之不顾。而且由于高频磁共振的技术实现难度过高,迄今为止,并没有 Airfuel 磁共振产品大批量商用。
  如此尴尬的 6.78MHz 怎么就成了 Airfuel 的标准?这要追溯到 MIT 2007 年关于磁共振无线充电技术的一项著名实验。此次试验也被认为是第一次现代意义上的无线充电。隔着两米的距离点亮了一个 60W 的灯泡,效率达到 45%,频率 9.9MHz。后来项目组以同样的名字公司化运作,并在 2011 年获得丰田投资。
  尽管存在一些缺陷,并不意味着 Airfuel 全然没有机会。它的优点在于长距离。这是很多创业者和研究机构正在探索的方向。想象一下当下越来越流行的以特斯拉为代表的电动汽车,停车即可充电,家中装上无线充电装置,随时随地充电,告别续航焦虑。
  致力于 Airfuel 无线充电标准的微鹅科技展示的充电方案。
  至于苹果 iPhone 8 无线充电技术会达到什么样的水准,可以参照一下楚山电子现在的技术水平:3~5cm 有效充电距离,充电效率 80% 左右,目前已经有样机(Airfuel 磁共振方案的效率是 85%,但这只是实验室数据且目前并没有商用产品,难以验证)。郝鹏认为,iPhone 8 的无线充电发射功率可能会在 20W 以上。作为对比,iPad 配备的充电器的功率只有 10W。
  无线充电的春天真的来了吗?
  &最近深圳厂商疯狂找我们,销量也开启了。&
  杨柏洁是北京一位无线充电领域的创业者,现在已经做了面向消费者的。苹果加入 WPC 的消息同样带给他不少触动。&我个人判断苹果不会用(兼容) Qi,不过无线充电的市场要起来了。&他这样告诉 PingWest 品玩(微信号:wepingwest)。
  &你看前几年三星做无线充电,没有人跟。国内厂商一概不做。苹果一入场,情况就大不一样了。&
  对此,郝鹏的评价更直接,&当 iPhone 上了无线充电,这才是决定性的。现在正处在市场爆发的前夜。&这个现象说明iphone 8无线充电已属实
这个现象说明iphone 8无线充电已属实
& & & &从之前的各路消息来看,iphone 8的外形和机身材质都会发生重大变化,抛弃金属外壳之后,让无线充电技术更加成为可能,这也是所有果粉都很期待的一个功能。2017年是苹果首发iphone至今10周年,搭载众多新功能的iphone 8备受期待。近日,电源晶片厂Dialog与无线充电开发商Energous之间的合作,证实了这一点。& & & & Energous是一家研究无线充电解决方案的初创公司,与苹果的长期芯片供应商Dialog宣布合作,Energous会为Dialog开发和营销硬件。目前苹果是Dialog最大的客户,占Dialog 70%的营收,而Energous的加入则预示着他们的技术将会运用在苹果的手机里,最快实施的就是iphone 8。& & & &&曾有消息指出,苹果公司认为现行的无线充电严格意义上来讲都不能称之为无线充电。因为大多的解决方案都是需要把手机放在一个连接充电线的无线充电板上。也就是短距离无线充电方法,这并不是苹果所认可的真正无线充电技术。而Energous是一家专门研发超远距离无线充电的初创公司,由此看来,在特性上Energous确实符合苹果的需求与期待。据称,Energous开发出名为WattUp的新式无线充电技术,可让各类电子设备在15英尺(4.572公尺)的范围内,通过无线充电的方式来充电。 & & &&从目前的发展情况来看,明年亮相的iphone 8将支持WattUp无线充电技术,这个技术平台已经非常成熟,通过电路板上印刷的线路实现电力接收,整个过程都可以通过软件控制。果粉们期待真正意义上的无线充电吗?
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作者最新文章无线充电又火:iPhone8要用 你真的了解吗
无线充电又火:iPhone8要用 你真的了解吗
这两天, 无线充电又火了,是因为iPhone 8。
2017年是iPhone十周年纪念,传言苹果将推出iPhone 8,是的,不是iPhone 7s。
而iPhone 8最大特色之一就是支持无线充电。那么,你了解无线充电吗?
无线充电的鼻祖
如果有人达到了“神”的高度,那一定是尼古拉·特斯拉。
1890年,特斯拉发现把地球作为内导体、地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,就可以进行无线传输电能。
他很忙,所以他只是在理论上解决了无线充电的问题,但已经成为无线充电的鼻祖。
一百多年后,在2007年,麻省理工大学的一个团队成功地实现向一个两米外的60瓦灯泡供电,不过试验中最远输电距离只达到2.7米。
自此之后,无线充电技术开始从实验室里走出来,步入商业化的道路。
无线充电的现状
目前无线充电技术还不成熟,标准也不统一,如今无线充电标准有三种:Qi标准、PMA标准(Power Matters Alliance)、A4WP标准(Alliance for Wireless Power)。
(1)Qi标准
Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟(Wireless Power Consortium,简称WPC)推出的“无线充电”标准。
三星、微软、诺基亚等品牌均在智能设备上不遗余力推广Qi无线充电技术,目前,市面上采用Qi标准的手机有Galaxy S6系列、Nexus 6、Lumia 930等。
(2)PMA标准
PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备,打造无线供电标准。目前已经有AT&T、Google和星巴克等公司加盟了PMA联盟。
(3)A4WP标准
A4WP标准由美国高通公司、韩国三星等公司共同创建的无线充电联盟创建,由于联盟组成时间较晚,目前采用该标准的产品并不多见。
苹果用哪个标准?
按苹果公司的调性,它们不会采用Qi等三大标准,而是自己研发一种新方式。
但无线充电是人类共同的难题,苹果不是万能的,所以也解决不了,基本上会从中选一个标准,而最大的可能是Qi标准。
因为,前不久苹果默默加入了WPC联盟,也就是说它是支持Qi标准的。本质上,Apple Watch的无线充电就是用的Qi标准。
“慢”是硬伤
不管是采用哪种无线充电方案,充电慢是共同的硬伤。
以Apple Watch为例,它的电池容量仅750mAh,充电时长却需要2.5小时。也就是说,随便一个手机都要充半天以上才能充满。
这显然是难以接受的,此外除了充电标准的不统一之外,大多还需要另配一个充电底座,电子设备要放在上面才能充电,且不能是金属外壳。
这就比较尴尬了——与有线充电有啥区别?又慢要求还高。
心目中的无线充电
我们心目中的无线充电应该是隔空充电,就如WiFi之于手机一样,而不是必需把手机放在某个特定的底座上面。
那么隔空充电能实现吗?
关注无线充电的小伙伴可能不记得,2016年1月在美国拉斯维加斯举办的CES大会上,一家名为奥西亚的公司展示了一款Cota无线充电器,它能为方圆10米内的电子设备隔着空气充电。
事实上,目前类似的隔空充电设备为数不少,但都不太成熟,功率小了充电效率慢,功率大了又担心对人体有伤害(人的需求是复杂的)。
不过,我们相信随着技术的进步,一切问题都会得到解决的,在未来我们或许能直接从空气中(电离层或太阳)获取能量来满足需求。为什么说iPhone 8iPhone X无线充电很鸡肋,从Qi讲起无线充电的故事
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为什么说iPhone 8iPhone X无线充电很鸡肋,从Qi讲起无线充电的故事
标签:为什么,什么,无线,充电,鸡肋,讲起,故事   8:46:19  预览次
  随着元器件涨价潮,今年的手机普遍迈过&廉价&的门槛,无论千元机照旧旗舰机,好像价格都高出一个档次,然而除了周全屏手机看点实在贫乏。本文引用地址:/7843/article/298.htm
  终于,大家等来了iPhone 8与iPhone X,但从苹果股票的情况来看,恐怕是看热闹的多,买单的少。首先先吐槽一下iPhone 8,从本质上讲,iPhone 8就是那个缺席的iPhone 7S,虽然采用了全新的A11六核芯片性能大有提拔,但长了与iPhone 7一样的脸;其次,一向被期待的OLED全民屏也只是iPhone X的专属,然而iPhone X的售价的确很肾疼。
  唯一没有让大家失望的就是,iPhone 8与iPhone X都支撑无线充电。无线充电是今年备受瞩目的手机卖点,人们盼望真正领会到像wifi、像蓝牙一样走到哪充到哪的顺畅感,而市场上充斥的却是&鸡肋&的无线充电产品。
  iPhone 8与iPhone X的无线充电能否扭转&鸡肋&的局面?
  除此之外,苹果还发布了一款名为 AirPower 的无线充电配件,可同时为Apple Watch Series 3以及新的AirPods充电盒充电,该充电板使用的是一种新的充电标准,当然,进入市场还需时日。
  令人欣慰的是苹果无线充电并没有搞&特别化&,支撑市面上流行的Qi无线充电标准;令人失望的是,并非传闻中的远距离无线充电,想要对iPhone 8或iPhone X进行无线充电,必要将其放在充电垫上才可充电,充电垫可从Mophie,Incipio,Belkin和其他配件制造商处购买。
  当然,苹果新一代手机在充电方面的学问很大,远非发布会上所展示出的这些,毕竟无线充电的更多参数没有宣布。据之前爆料,支撑无线充电但功率仅7.5W。然而,最新的Qi 1.2标准下最高可支撑15W。
  那么你要问了,苹果官网都明确透露表现它们支撑快充功能,在30分钟时间里最多能够充入50%的电量。
  的确是的加入了快充技术,据仔细人士爆料,在官网的&小字&部分,苹果透露表现快充测试效果是在使用最低29W的Apple USB-C电源适配器下测试得出的,而这等于你至少要多支出388元人民币,据爆料三款新iPhone标配的是依然是5W充电器。
  无论iPhone 8与iPhone X让你感到愉快照旧失望,但采用无线充电是一大跨步。
  下面我们就来说说无线充电的那些事。
  无线充电技术的原理研究可以追溯到19世纪30年代,科学家迈克尔&法拉第首先发现了电磁感应原理,即四周磁场的转变将使电线中产生电流。到了 19世纪 90年代,爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手,也是后来的科学家尼古拉&特斯拉证明了无线传输电波的可能性,并申请了首个专利。然而因为种种缘故原由,这个项目最后胎死腹中。
  日,麻省理工学院的研究团队在美国《科学》杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功&捉住&了电磁波。他们行使铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。这项被他们称为&无线电力&的技术经过多次试验,已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。尽管最远输电距离还只能达到2.7米,但研究者信赖,电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只必要安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。
  目前无线充电存在多种不同的商用技术,电磁感应技术、无线电波技术、电磁共振技术和电场耦合技术等。重要标准包括Qi、A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po等。
  电磁感应式
  初级线圈肯定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈钟产生肯定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。但传输距离仅为厘米级别,适合短距离充电,必要拜访在特定位置才可精准充电,传输功率在15W以下,可做到80%的充电服从。
  成立于2008年12月的WPC(无线充电联盟)推出国际无线充电标准Qi标准,具备便捷性和通用性两大特性,就是电磁感应体例。WPC是首个的无线电源的行业标准组织,曾专注于为不足 5 W 的低功耗应用制订了规范的行业标准,随着市场对快充的需求沈阳,新一代Qi标准已经支撑15W规格的快速无线充电功能。Qi是无线充电领域公认的向导者。
  电场耦合式
  与电磁感应式无线充电有着相似实现结果的就是电场耦合式无线充电了。
  充电模块是由2个非对称偶极子按垂直方向排列而成的,这组偶极子各由供电部分和接收部分的活性炭电极和接地电极组成。行使通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力。具有充电时可实现位置自由、电极薄、电极部的温度不会上升的特点。可做到1W-10W传输功率,cm级的传输距离,70%-80%充电服从。
  磁场共振式
  鉴于以上两种无线充电的在距离上的局限性,磁场共振式无线充电的最大上风就是将充电距离拉长了,可以做到数m的传输距离。
  由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到雷同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量,是目前正在研究的一种技术。相比电磁感应体例,行使共振可延伸传输距离。磁共振体例不同于电磁感应体例,无需使线圈间的位置完全符合。可做到数KW的传输功率,传输距离可达到m级,但充电服从只有50%。
  磁场共振体例的代表就是A4WP。
  A4WP(无线能源联盟)由美国国民公司、韩国三星公司以及Powermat公司于2012年共同创立,重点引入&电磁谐振无线充电&技术。A4WP想要让无线充电便宜一些,并且在不增长手机、平板或者笔记本电脑体积的情况下增长充电接口。
  由 Powermat Technologies 和宝洁于2012年创办PMA(电力事业联盟),致力于确保无线充电技术在全球的互操作性。
  2015年,A4WP与PMA公布合并,合并后将两大核心无线充电技术结合到一路。随着A4WP和PMA达成合作,最终WPC可能也会参与进来,形成整个无线充电标准领域的同一。
  无线电波式
  尽管磁场共振式将无线充点的距离拉长了,但好像还不能知足某些需求,无线电波式就是一个很好的增补。
  无线电波式充电的原理是将环境电磁波转换为电流,通过电路传输电流。传功功率大于10m,传输功率大于100mW,但充电服从只有38%左右。因此适合远距离的小功率充电,可自动随时随地充电。
  当然,在无线充电领域还有其他体例。
  WattUp无线充电:无线充电2.0时代
  WattUP无线充电用低成本的PCB天线替换昂贵的线圈,可实现真正的远距离空间自由度,并且可以做到更小、更薄的形状,同时可以做到向多个设备进行充电。Dialog透露表现要开启充电2.0时代,离别传统的感应式或基于谐振的无线连接,与美国Energous公司强强联合,将Energous的WattUP无线充电技术与自身开发相结合,为用户带来推翻性的RF无线充电解决方案,从近距离接触到远距离充电都可以实现,中场解决方案最远可达0.9m、远场解决方案最远可达4.5m。
  超声波无线充电
  两名宾夕法尼亚大学毕业女生在2011年创办了uBeam,其通过超声波来传递能量,工作原理是发出超声波,带动一个压电式换能器中压电晶体的振动,从而产生电流。按照uBeam的描述,他们的产品可以在 4 米左右的距离同时为多个移动设备供电。
  令人遗憾的是,苹果早已在uBeam挖走几名技术专家。但现在苹果的无线充电却是这般模样。
  Wi-Charge
  采用红外光充电体例网,行使发射器中的激光二极管发出红外光,然后再通过接收器中的光伏电池,并将光能转化成电能。每个发射机可以与8米范围内的三个设备配对,并且可以传输高达3W的功率,足以为智能手机充电。
  WiFi充电
  之前就有传闻成苹果将采用WiFi充电,只要有WiFi的地方,手机就不会断电。虽然苹果新机的无线充电让人大跌眼镜,但以后用上WiFi充电也并非不无可能。无线旌旗灯号的本质是电磁波,而电磁波自己蕴含有能量。其原理也许是使电子设备在散布在空间中的各种电磁波中获取能量。iPhone 8的无线充电原理原来这么简单
iPhone 8的无线充电原理原来这么简单
在当下无线充的方式有很多种比如说:电磁感应式、磁共振、电场耦合式和无线电波传输等方式,苹果8的无线充电技术采用的就是电磁感应原理。电磁感应充电,当电源的电流通过线圈(无线充电器的送电线圈)会产生磁场,其他未通电的线圈(手机端的受电线圈)靠近该磁场就会产生电流,为手机充电。如下图。无线充电的优点首先应该安全:可以避免触电的危险。其次是耐用:电力传送元件无外露。最后是氧气等侵蚀;无接点的存在。方便:充电时无需以电线连接,只要放到充电器附近即可,无需占用多个电源插座,没有多条电线互相缠绕的麻烦。无线充电的缺点效率略低:一般充电器内也有变压器,但无线充电以发射线圈及接收线圈组成的变压器由于在结构上有限制,能量传送效率理论上会略低于一般充电器。充电速度慢:由于当前手机等接收设备,多数限制了输入的功率,因此充电速度较慢。成本高:在充电器需要有推动线圈的电子线路,而在受电装置需要有电力转换的电子装置,两者都需要有线圈,而且需要高频滤波电路以满足电磁兼容性,因此成本比直接充电更高。
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