【導讀】科技的發展讓我們離“束縛”越(yue)來(lai)越(yue)遠(yuan)。對(dui)於(yu)各(ge)類(lei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)來(lai)說(shuo)，充(chong)電(dian)器(qi)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)配(pei)件(jian)。當(dang)我(wo)們(men)向(xiang)移(yi)動(dong)和(he)便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備(bei)充(chong)電(dian)時(shi)，當(dang)前(qian)比(bi)較(jiao)普(pu)遍(bian)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)用(yong)有(you)線(xian)充(chong)電(dian)器(qi)進(jin)行(xing)供(gong)電(dian)，但(dan)是(shi)瘋(feng)狂(kuang)纏(chan)繞(rao)的(de)充(chong)電(dian)線(xian)讓(rang)處(chu)於(yu)萬(wan)物(wu)便(bian)捷(jie)時(shi)代(dai)的(de)我(wo)們(men)覺(jiao)得(de)失(shi)去(qu)了(le)自(zi)由(you)。

在這種情況下，無線充電技術正在走向市場。

無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)不(bu)用(yong)通(tong)過(guo)連(lian)接(jie)器(qi)作(zuo)為(wei)媒(mei)介(jie)
，不(bu)需(xu)要(yao)常(chang)規(gui)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)充(chong)電(dian)器(qi)和(he)電(dian)源(yuan)線(xian)，隻(zhi)需(xu)放(fang)在(zai)充(chong)電(dian)座(zuo)上(shang)就(jiu)可(ke)以(yi)充(chong)電(dian)。與(yu)有(you)線(xian)充(chong)電(dian)相(xiang)比(bi)，無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)不(bu)僅(jin)在(zai)安(an)全(quan)性(xing)、靈活性
、通用性等方麵具備多重優勢，還可以減少頻繁的充電對設備充電接口的損耗。

無線充電最早可以追溯到1893年nian。特te斯si拉la當dang時shi通tong過guo兩liang個ge線xian圈quan點dian亮liang了le一yi盞zhan燈deng，用yong的de正zheng是shi無wu線xian充chong電dian技ji術shu。其qi實shi，如ru今jin無wu線xian充chong電dian的de基ji本ben原yuan理li還hai是shi這zhe樣yang，即ji發fa射she線xian圈quan通tong過guo感gan應ying交jiao流liu電dian流liu產chan生sheng交jiao變bian的de磁ci場chang，使shi接jie收shou線xian圈quan中zhong產chan生sheng電dian流liu
，實shi現xian無wu線xian電dian能neng傳chuan輸shu。

圖1：特斯拉無線電能傳輸試驗原理圖

（圖源：高工鋰電網）

目前常見的無線充電技術主要有電磁感應式、電磁共振式、dianchangouheshi。dangqianshoujiwuxianchongdiandabufencaiyongdianciganyingshiwuxiandiannengchuanshujishu，fashexianquananzhuangzaizaichongdianzuoshang，jieshouxianquananzhuangzaishoujibeimian，dangshoujikaojinchongdianzuodefashexianquanshi
，cichanghuirangjieshouxianquanchanshengganyingdianliu。zaizhenggeguochengzhongnengliangyoudiannengzhuanhuachengcichangchangnengzaitongguoganyingxianquanganyingshengdian，zuizhongwanchengchongdiandeguocheng。

作為未來重要的消費電子潮流，無線充電近年來呈現出技術成果加快轉換、產品規模化量產穩步上升的趨勢。這點尤其體現在手機等智能電子設備領域。伴隨著智能手機產業的快速發展，手機無線充電的“軍備競賽”正開展地如火如荼，各個手機廠商都卯足了勁推出功率越來越大的新品。

早在2014年
，蘋果便推出無線充電的AppleWatch；2015年nian
，三san星xing推tui出chu了le支zhi持chi無wu線xian充chong電dian服fu務wu的de手shou機ji，並bing相xiang繼ji推tui出chu多duo款kuan搭da載zai無wu線xian充chong電dian手shou機ji服fu務wu的de手shou機ji與yu無wu線xian充chong電dian器qi。不bu過guo
，受shou限xian於yu無wu線xian充chong電dian器qi充chong電dian功gong率lv較jiao低di、充電時易發熱等問題
，無線充電在初期推廣並不順利。

自2020年以來，無線充電技術迅速發展，各大手機廠商均推出了自身的無線充電方案。2020年10月
，蘋果將AppleWatch的充電方式嫁接到iPhone上麵，推出了支持15W功率的Magsafe磁吸無線充電。該方案通過磁鐵的吸引力，使無線充電器與接收線圈能夠準確定位、配對，提升充電效率。

與蘋果、三星相比
，在高功率快充方麵的新技術嚐鮮中，國產手機廠商們跑得更快。華為、OPPO、小米等部分品牌智能手機早已實現50W無線充電
，並且更高功率的無線充電產品還在繼續推出。2020年7月，OPPO發布了65W AirVOOC無線閃充
；同年10月，小米展示了80W的無線快充解決方案，甚至120W的無線充電技術都已準備就緒。

圖2

（圖源：小米）

可以看到

，芯片和終端廠商們正在將無線充電往更高功率
、更快充電速度上推進。除了在手機端快速滲透外，無線充電也在加速向筆記本
、智能手表、手環
、掃地機器人、耳機以及汽車領域拓展。

無wu線xian充chong電dian技ji術shu在zai一yi定ding程cheng度du上shang打da破po了le時shi間jian和he空kong間jian的de限xian製zhi，萬wan物wu互hu聯lian的de時shi代dai需xu要yao無wu線xian充chong電dian技ji術shu的de加jia持chi。可ke以yi預yu見jian無wu線xian充chong電dian技ji術shu在zai未wei來lai將jiang會hui有you非fei常chang廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。

無線充電“功率競賽”落幕

就在各大廠商準備在無線充電功率方麵大幹一場的關鍵時刻，工信部正式出手
，開始嚴格管控無線充電功率，擬規定所有生產
、進口在國內銷售、使用的移動和便攜式無線充電設備額定傳輸功率不超過50W。

圖3：

工信部《無線充電（電力傳輸）設備無線電管理暫行規定（征求意見稿）》

據了解，該意見稿目的在於規範無線充電（電力傳輸）設備有序使用無線電頻譜資源
，避免對各類依法開展的無線電業務產生有害幹擾
，維護空中電波秩序。

簡而言之，就是在目前無線設備越來越多的環境下
，通過設定無線充電功率限製來避免設備間互相幹擾。

如果上述征求意見稿最終獲得通過，50W以上的無線快充產品都將成為“絕唱”，這意味著無線充電的“功率競賽”就此落幕。

那麼，對於以手機為代表的消費電子設備充電而言，50W的無線充電技術能否滿足消費者需求呢?

其實，50W已是一個不低的無線充電功率水平。在2020年小米發布的50W無線秒充技術中，已經實現40分鍾即可將4500mAh大電池充至100%，充電速度超過了部分有線充電。畢竟蘋果手機目前的有線充電器功率才達到20W，磁吸無線充電還隻有15W。對於消費者而言，50W的無線充電功率足以滿足對於手機快充的需求。

然而，在“功率競賽”告一段落之後，無線充電技術接下來要關注哪些技術點呢？

01 提升充電效率/轉化效率

我wo們men先xian來lai了le解jie一yi下xia無wu線xian充chong電dian係xi統tong的de內nei部bu結jie構gou和he工gong作zuo原yuan理li。無wu線xian充chong電dian係xi統tong由you發fa射she端duan和he接jie收shou端duan組zu成cheng。以yi電dian磁ci感gan應ying方fang式shi為wei例li，發fa射she端duan與yu電dian源yuan連lian接jie

，電dian源yuan被bei發fa射she電dian路lu轉zhuan變bian為wei高gao頻pin電dian流liu，高gao頻pin交jiao流liu電dian使shi發fa射she線xian圈quan產chan生sheng波bo動dong磁ci場chang
，變bian化hua的de磁ci場chang在zai接jie收shou線xian圈quan上shang感gan

應出交流電，然後接收電路再把電流轉化為直流電給設備電池進行充電，這樣一來就實現了無線充電。

圖4：無線充電供電示意圖

（ 圖源：行行查研究中心）

簡單來說
，就是采用電磁感應原理，實現“電生磁”-“磁生電”的相互轉化。從產業鏈來看，無線充電產業鏈主要包括方案設計、無線充電芯片

、磁性材料、傳輸線圈

、模塊製造等幾個環節，行業入局者眾多。

其中，TDK是無線充電線圈領域的知名廠商，其麵向智能手機及其他移動設備的無線充電線圈采用纖薄、靈活的金屬磁片


，實現了行業最薄的厚度。這些TDK無線電力傳輸線圈裝置不僅超薄、超輕
，同時也高度耐衝擊。

貿澤電子在售的TDK無線充電小型Rx（接收）線圈單元WR202010-18M8-SM接收器具有10.68µH電感和2.96Ω的最大直流電阻。

圖5：無線充電小型Rx線圈單元WR202010-18M8數據表

（圖源：TDK）

據了解，該線圈設計上盡可能降低了電阻值上升的趨勢，並實現了滿足WPC Qi標準要求的電力傳輸效率。TDK設備具有超薄外形及0.5-0.6A的輸出電流

，可依據每項設計要求進行定製設計，並且無鹵素，適用於智能手機、手持式移動終端、DSC、可ke穿chuan戴dai設she備bei等deng產chan品pin的de無wu線xian充chong電dian應ying用yong中zhong。無wu線xian接jie收shou線xian圈quan作zuo為wei無wu線xian充chong電dian功gong能neng的de重zhong要yao硬ying件jian支zhi持chi，其qi銷xiao量liang必bi定ding會hui隨sui著zhe無wu線xian充chong電dian功gong能neng的de普pu及ji而er不bu斷duan攀pan升sheng。

從無線充電技術的市場應用現狀來看
，現階段無線充電的效率大多處於60%-80%之間，而有線充電效率可達95%，兩種充電方式存在較大差距。因此，除了充電功率之外
，充電效率和轉換效率也是製約無線充電速度的關鍵。

在電磁感應模型中
，電能轉換為磁場能
，再由磁場能變為電能的過程必然存在一定的能量損耗，並且由於比有線充電多了感應線圈這個“中間商”之後，能量轉化率也出現大幅的降低。因此，提高無線充電效率和轉換效率成為接下來行業要發力的方向之一。

提高效率可以從兩點出發
，一是增大輸出，另一個是減少損耗：

增(zeng)大(da)輸(shu)出(chu)方(fang)麵(mian)，可(ke)以(yi)從(cong)材(cai)料(liao)選(xuan)擇(ze)來(lai)著(zhe)手(shou)。選(xuan)擇(ze)好(hao)的(de)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)一(yi)方(fang)麵(mian)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)磁(ci)通(tong)量(liang)
，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)。目(mu)前(qian)常(chang)用(yong)的(de)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)有(you)鐵(tie)氧(yang)體(ti)
、納na米mi晶jing等deng，對dui磁ci通tong特te性xing要yao求qiu較jiao高gao。無wu線xian充chong電dian的de發fa射she端duan與yu接jie收shou端duan上shang都dou覆fu蓋gai無wu線xian充chong電dian線xian圈quan

，線xian圈quan在zai工gong作zuo時shi都dou會hui有you損sun耗hao，因yin而er使shi用yong好hao的de材cai質zhi可ke以yi降jiang低di線xian圈quan損sun耗hao
，大da大da提ti升sheng無wu線xian充chong電dian效xiao率lv。

減(jian)少(shao)損(sun)耗(hao)方(fang)麵(mian)，可(ke)以(yi)從(cong)優(you)化(hua)線(xian)路(lu)與(yu)元(yuan)器(qi)件(jian)選(xuan)擇(ze)來(lai)著(zhe)手(shou)。線(xian)路(lu)上(shang)精(jing)簡(jian)優(you)化(hua)好(hao)
，並(bing)且(qie)元(yuan)器(qi)件(jian)選(xuan)擇(ze)好(hao)的(de)材(cai)質(zhi)，就(jiu)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)輸(shu)出(chu)損(sun)耗(hao)。此(ci)外(wai)
，發(fa)射(she)和(he)接(jie)收(shou)線(xian)圈(quan)的(de)耦(ou)合(he)設(she)計(ji)以(yi)及(ji)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)都(dou)影(ying)響(xiang)充(chong)電(dian)效(xiao)率(lv)
，電(dian)子(zi)線(xian)圈(quan)高(gao)端(duan)產(chan)品(pin)的(de)技(ji)術(shu)門(men)檻(kan)較(jiao)高(gao)，能(neng)提(ti)供(gong)高(gao)端(duan)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)商(shang)數(shu)量(liang)有(you)限(xian)。

在提升無線充電效率方麵，Texas Instruments的產品表現出色。貿澤電子在售的Texas InstrumentsBQ51051BRHLR產品是一款高效
、符合Qi標準的無線電源接收器，適用於便攜式應用的集成鋰離子/鋰聚合物電池充電控製器。

BQ51051BRHLR在單個封裝中集成了低阻抗同步整流器
、低壓降穩壓器（LDO）、數字控製器、充電器控製器以及精確的電壓和電流環路。整個功率級（整流器和 LDO）使用低電阻N-MOSFET以確保高效率和低功耗，峰值AC-DC充電效率能達到93%。

圖6：Texas Instruments BQ51051BRHLR無線電源接收器功能框圖

（圖源：Mouser）

據了解，BQ51051B器件提供高效的AC-DC電源轉換
，以及高效、安全地對鋰離子和鋰聚合物電池充電所需的各種控製算法。該器件與BQ500212A發送器側控製器一起為直接電池充電器解決方案提供完整的無線電源傳輸係統。

通tong過guo使shi用yong近jin場chang感gan應ying電dian能neng傳chuan輸shu，嵌qian入ru在zai便bian攜xie式shi設she備bei中zhong的de接jie收shou線xian圈quan可ke以yi接jie收shou發fa射she線xian圈quan傳chuan輸shu的de電dian能neng，然ran後hou對dui來lai自zi接jie收shou器qi線xian圈quan的de交jiao流liu信xin號hao進jin行xing整zheng流liu和he調tiao理li，以yi直zhi接jie向xiang電dian池chi供gong電dian。從cong接jie收shou器qi到dao發fa射she器qi建jian立li全quan局ju反fan饋kui，以yi穩wen定ding功gong率lv傳chuan輸shu過guo程cheng。

TI 公(gong)司(si)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)產(chan)品(pin)組(zu)合(he)改(gai)變(bian)了(le)傳(chuan)統(tong)的(de)連(lian)接(jie)性(xing)，可(ke)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)無(wu)線(xian)電(dian)源(yuan)發(fa)射(she)器(qi)和(he)接(jie)收(shou)器(qi)器(qi)件(jian)，適(shi)用(yong)於(yu)直(zhi)接(jie)和(he)間(jian)接(jie)充(chong)電(dian)應(ying)用(yong)以(yi)及(ji)標(biao)準(zhun)兼(jian)容(rong)和(he)非(fei)兼(jian)容(rong)係(xi)統(tong)，其(qi)豐(feng)富(fu)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)極(ji)大(da)的(de)滿(man)足(zu)了(le)人(ren)們(men)對(dui)於(yu)持(chi)續(xu)連(lian)接(jie)的(de)需(xu)求(qiu)。

02 增強易用性

muqian，shoujiwuxianchongdianguangfancaiyongdeshidianciganyingshijishu。youyuqiyanfamenkanjiaodi
，jishuquyuchengshu，chengbenjiaodi
，yinerbeichangshangguangfanshiyong。dandianciganyingwuxianchongdianjuxianjiaoduo，baokuochongdianshixuyaoduiqixianquan、不能遠距離無線充電、tongshikechongdianshebeideshuliangjiaoshaodeng。zhejidaduanbanxianzhiledianciganyingwuxianchongdiandefazhan
，zhishigaixiangjishuzaidabufenyingyongchangjingzhongyoushibumingxian，shiyongtiyanyoudaijinyibujiaqiang。

為wei了le解jie決jue以yi上shang問wen題ti，電dian磁ci共gong振zhen式shi無wu線xian充chong電dian技ji術shu出chu現xian了le，其qi原yuan理li是shi發fa送song端duan遇yu到dao共gong振zhen頻pin率lv相xiang同tong的de接jie收shou端duan後hou，由you共gong振zhen效xiao應ying進jin行xing電dian能neng傳chuan輸shu。通tong過guo這zhe項xiang技ji術shu，即ji使shi沒mei有you像xiang電dian磁ci感gan應ying式shi充chong電dian一yi樣yang對dui齊qi線xian圈quan的de位wei置zhi，也ye依yi然ran能neng充chong電dian，並bing且qie充chong電dian距ju離li可ke達da10厘(li)米(mi)左(zuo)右(you)。這(zhe)樣(yang)的(de)距(ju)離(li)與(yu)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)技(ji)術(shu)相(xiang)比(bi)沒(mei)有(you)本(ben)質(zhi)區(qu)別(bie)，仍(reng)然(ran)不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)遠(yuan)距(ju)離(li)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)。其(qi)缺(que)點(dian)是(shi)充(chong)電(dian)效(xiao)率(lv)較(jiao)低(di)
，並(bing)且(qie)距(ju)離(li)越(yue)遠(yuan)，傳(chuan)輸(shu)功(gong)率(lv)越(yue)大(da)，損(sun)耗(hao)也(ye)就(jiu)越(yue)大(da)。

為wei了le實shi現xian真zhen正zheng的de無wu線xian充chong電dian
，無wu線xian射she頻pin技ji術shu又you應ying運yun而er生sheng。這zhe種zhong全quan新xin的de隔ge空kong充chong電dian技ji術shu
，通tong過guo發fa射she裝zhuang置zhi的de天tian線xian輻fu射she無wu線xian電dian波bo，再zai由you接jie收shou裝zhuang置zhi接jie收shou無wu線xian電dian波bo上shang承cheng載zai的de能neng量liang來lai完wan成cheng“隔空”充電。這種充電方式覆蓋的範圍比前兩種技術遠得多。相比接觸式無線充電，隔空充電才能讓消費者真正感受到無線充電的魅力。

無線射頻技術是目前無線充電技術研發的前沿，諸多企業都在研發使用不同的無線射頻類型完成“隔空充電”，其優點是充電距離遠，充電方式靈活，限製少，可以實現真正的“無線充電”。當然這種技術也有潛在的不足，比如對人體的潛在影響以及轉換效率相比前兩種方式較低。

無線射頻技術被認為是下一代無線充電設備的核心技術，當真正成熟
、低di成cheng本ben的de電dian磁ci共gong振zhen和he射she頻pin無wu線xian充chong電dian器qi出chu現xian後hou，無wu線xian充chong電dian才cai能neng真zhen正zheng實shi現xian大da家jia想xiang象xiang中zhong的de那na種zhong遠yuan高gao於yu插cha線xian充chong電dian的de便bian利li性xing。也ye許xu在zai消xiao費fei電dian子zi領ling域yu，無wu線xian充chong電dian技ji術shu將jiang從cong現xian有you的de電dian磁ci感gan應ying無wu線xian充chong電dian直zhi接jie過guo渡du到dao隔ge空kong充chong電dian，進jin而er從cong有you限xian的de無wu線xian，發fa展zhan到dao真zhen正zheng的de無wu線xian。

muqianeryan
，gekongchongdianjishuxiangyaodadaozhenzhengdeshijiyingyong，rengyouzhuduowentixuyaojiejue。zonghelaikan
，butongdewuxianchongdianjishuzhijianyouliegeyi，suizheshichangxuqiuyijijishuyanjindequshi
，meizhongjishudouzaixunqiuxindetupokou。

圖7：無線充電技術模式對比

（圖源：頭豹研究院）

03 EMI（電磁幹擾）控製

所謂EMI（電磁幹擾），是指任何能使設備或係統性能降級的電磁現象。

由於無線電能傳輸係統在傳播過程中需要借助磁耦合機構將發射側的電能轉化成高頻磁場，因而容易產生EMI信號。這些EMI信號經過傳導和輻射
，不僅會汙染電磁環境
，還會對通信設備和電子儀器造成幹擾。

同時，無線充電是輻射開放的磁場，開放磁場可能會對外部其它設備產生影響。所以在做芯片設計的時候，需要通過降低寄生參數、調整驅動的速度和時間以及添加磁性材料等方式來屏蔽電磁幹擾，降低電磁幹擾帶來的影響。

ruzaiwuxianchongdiandefashehejieshouduan，kecaiyongtieyangtidengdichengbenruancicailiao。tongguoduitieyangtipingbijiegoudeyouhuashejikeyouxiaojiangdiouhejigoudecichangxielou，dadaokongzhiEMI的目的。

由此可見，無線充電芯片和線圈對EMI有著較高要求。貿澤電子在售的來自Vishay的Dale IWTX-4646BE-50無線充電發射器線圈能夠提供耐用的結構和高磁導率屏蔽，該線圈在19V輸入電壓下能提供超過70%的效率。

圖8：Vishay-Dale IWTX-4646BE-50無線充電線圈

（圖源：Mouser）

IWTX-4646BE-50線圈配備不受永久定位磁鐵影響的高飽和鐵粉，可與Vishay符合WPC的無線接收線圈配套使用。尺寸更大的鐵氧體線圈在強磁場下會飽和。IWTX-4646BE-50在4000高斯磁場下的磁飽和為50%，可替代此類線圈。

綜合上述內容來看
，“功率競賽”之外，提升充電效率
、增強易用性、控製無線充電係統的電磁幹擾等或將成為行業廠商接下來需要關注的重點方向。

而在無線充電方麵一直表現亮眼的小米，自2018年推出首款無線充電手機以來，一直致力於推動無線充電技術的發展。近日，小米推出了“小感量+磁吸”無線充電預研技術
，磁吸無線充電功率可達50W，損耗降低50%
，進一步實現了“革命性的無線充電體驗”。

無線充電市場前景可觀

近幾年隨著無線充電的不斷普及和推廣
，消費者對於無線充電的認知度和接受度正在不斷提高，無線充電所應用的領域也將不斷擴展。

據相關數據統計，全球無線充電市場規模從2016年的34億美元增長至2020年的90億美元，年均複合增速超過40%，2021年全球無線充電市場規模突破百億美元，市場前景廣闊。

圖9：（圖源：行行查研究中心）

未來
，隨著行業係統設計的改進、無線充電效率和易用性的提升，行業廠商將以更新

、更好

、更快且更具成本效益的無線充電解決方案
，繼續推動無線充電技術向前發展，以及市場預滲透率的持續攀升。

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