qi无线充电技术系统综述

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1、无线充电的效率电池充电器的能源消耗主要取决于两个方面：充电效率和待机耗电。待机耗电许多人在充电完毕后仍将充电器和底座插在电源上，这会产生大量的待机耗电（也叫“空载耗电”）。通过简单计算可以看出，待机模式下的耗电量几乎等于电池充电时的耗电量。我们假设这些人同样一直将无线电池充电器插在电源上。对此，我们的主要设计目标之一是最大程度地降低待机耗电。我们的确降低了待机耗电量，并演示了一个待机耗电仅0.0001瓦（100微瓦）的系统。值得一提的是，该耗电量可能还有进一步降低的空间。充电效率影响耗电量的另一个因素是充电效率。我们的无线充电器与有线充电器的组件相同（交流转直流电源适配器连同充电电子产品），

2、但通过无线连接取代了电源适配器与手机之间的铜线。无线连接的效率不及无可比拟的铜线，但经过精心设计，无线连接至少能达到70%的传输效率。此外，若制造商愿加大对高质量组件的投入，则能进一步提高无线连接的效率。总耗电量无线充电器的传输效率会高于或低于其取代的有线充电器，具体视有线充电器数量、充电器类型以及用户的使用习惯而定。我们估计，在一般情况下，如果您用一个无线充电器取代两个有线充电器，则无线充电器与有线充电器效率相当。相关计算的详情如下。对无线充电器耗电量的测算有线充电器耗电量首先计算一个传统手机充电器的耗电量。此类充电器就是所谓的“外接式电源适配器”。能源之星网站提供了大量数据。登录该网站可

3、以发现，一般情况下，符合EnergyStart标准的交流转直流电源适配器：·满载时的效率：5瓦的电源适配器的平均效率为72%·空载时的耗电量：5瓦的电源适配器的平均耗电量为0.12瓦，一些特别好的电源适配器的耗电量仅为0.01瓦。假设您每天使用电源适配器1小时，其余时间一直将电源适配器插在电源上。充电完毕后，人们通常不会将电源适配器和底座从电源上拔出。虽然这种做法并不可取，但却很常见。由此产生的总耗电量如下：·充电：1小时*2瓦/72%=2.8瓦时（假设一个5瓦的充电器在一次完整的充电中平均供电2瓦）·待机（空载）：23小时*0.12瓦=2.8瓦时由此可见，待机耗电量在手机充电器的总耗电量中

4、所占比重很高。无线充电器的耗电量我们的无线充电器同样包含一个交流转直流电源适配器。假设其效率同样为72%以及待机耗电量同样为0.12瓦。[注：无线充电器的待机耗电量远低于0.12瓦，此处仅为方便对比说明。]无线充电连接的传输效率一般为70%。我们假设利用该无线充电器取代2个有线充电器，总耗电量为：·充电：1小时*4瓦/72%/70%=7.9瓦时（同时为2台装置充电）·待机（空载）：23小时*0.12瓦=2.8瓦时与有线充电器的对比两个有线充电器的总耗电量：2*(2.8+2.8)=11.2瓦时一个为两台装置充电的无线充电器的总耗电量：7.9+2.8=10.7瓦时由此可见，两者的总耗电量大致相当

5、。虽然无线传输的效率明显不如铜线传输，但是当利用无线充电器取代多个外接式电源适配器时，无线充电器能够减少待机耗电。感应电能传输的基本原理DriesvanWageningen和EberhardWaffenschmidt，PhilipsResearch感应耦合电能传输系统的基本原理如图1所示。这个系统由发射器线圈L1和接收器线圈L2组成，两个线圈共同构成一个电磁耦合感应器。发射器线圈所携带的交流电生成磁场，并通过感应使接收器线圈产生电压。这种电压可用于为移动设备供电或为电池充电。电能传输效率取决于感应器之间的耦合(k)和它们的品质(Q)。（见优值系数）耦合不仅与两个感应器之间的距离(z)以及相对

6、大小(D2/D)有关，还与线圈的形状和它们之间的角度有关（图上无显示）。传输效率DriesvanWageningen和EberhardWaffenschmidt，PhilipsResearch图2显示在品质因数为100的情况下，图1所示的系统理论上可达到的最佳效率。所有的尺寸都按照发射器和接收器线圈中较大的线圈D的直径进行了调整。这个值是根据线圈之间的轴向距离(z/D)计算得出的。参数为较小线圈D2的直径。从图中可以看出·距离越大(z/D>1)或线圈大小差距越大，效率降低的幅度越大·距离越小(z/D<0.1)，线圈大小越接近(D2/D=0.5..1)，效率越高这表示，远距离（相隔一定的空间）

7、的感应电能传输效率非常低。我们目前还无法解决在普通电器中采用这个系统时所产生的能源浪费问题。而在设备附近（例如表面）进行的感应电能传输则可以真正做到高效，其效率可与有线传输比拟。无线近距离电能传输集舒适性和易用性于一体，符合当今社会对节能的要求。功率损耗优值系数(FOM)DriesvanWageningen及EberhardWaffenschmidt，PhilipsResearch无线充电系统受系统内部功率损