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无拘无束 移动设备步入无线充电时代

2013-12-24向峰《微型计算机》2013年11月下

从各自为政的电源适配器,到统一的micro USB接口,移动设备的充电模式变得越来越统一、越来越方便。而无线充电技术的引入,则让移动设备的充电模式进入了全新的、无拘无束的时代。

人们使用的数码设备越来越多,要为这些设备传输数据、充电,就离不开数据线和电源线。随便看看任何一个人的办公桌,上面总少不了各种各样的线缆。人们一直都希望能够摆脱线缆的束缚,从有线鼠标到无线鼠标,从有线耳机到无线耳机,从电话到手机,设备的变化方向莫过于此。

在数据传输方面,现在已经有了Wi-Fi、蓝牙和NFC,再加上云存储的便利,我们似乎可以暂时缓口气;但是在电源方面,移动设备却始终进展不大。之前,我们一直在电池容量、电源标准方面下功夫;现在,无线充电技术让我们看到了移动设备彻底“无线化”的可能。

无线充电的尝试

无线充电不是什么新奇的技术,如果我们愿意,甚至可以将它追溯到19世纪末特斯拉的无线输电试验。现在的无线充电技术主要有磁感应、电磁波和磁共振三种方式。

无拘无束 移动设备步入无线充电时代

1.磁感应(Magnetic Induction):基本原理是在发送端和接收端都有一个线圈,发送端线圈连接有线电源,并产生磁场,接收端线圈感应到这个磁场,从而产生电流给设备电池充电。磁感应技术的缺点是传输距离极短,随着距离的增加,电能损耗会变得很大。

2.电磁波:电磁波的用途很广,除了传输广播、电视信号,其实也能传输电能。其原理是通过硅整流二极管天线将微波转换成电能,转换效率能达到95%。此技术目前的主要问题在于难以实现大功率传输,同时传输距离也较短。

3.磁共振(Magnetic Resonance):两个振动频率相同的物体之间可以高效传输能量,磁共振技术就是将两个铜线圈作为共振器,发射端以10MHz频率振动,周围会发散出电磁场,而接受端同样以10MHz频率振动,接收磁场传递的能量,两个线圈形成一个几乎封闭的“能量通道”。

在这三种无线充电技术中,磁感应是发展为成熟的一种。无线充电联盟WPC提出的Qi无线充电标准就是采用这种技术。无线充电技术应用于智能手机等移动设备,在2009年就曾经有Plam点金石这样的例子。这款产品当时广受好评,直到现在仍有一些DIY爱好者用点金石对改造过的其他品牌手机进行无线充电。

用户想要摆脱线材束缚的需求一直存在,只是不同的时间点,消费者的需求力度以及关注焦点略有不同。无线充电技术由来已久,但是此前在市场普及方面一直不够给力。究其原因,无外乎以下几点:一是标准不够统一,三种技术基础、三个标准联盟互相竞争,虽然有助于推动技术的优化,但是却延迟了产品的推出和市场的普及;二是成本较高,目前无线充电解决方案会导致数百元的成本增加,特别是无线充电器相对传统有线充电器而言成本上升明显。三是实用性不佳,无线充电模块的转换效率不佳,无法远距离脱离充电底座,同时充电模块还会让智能手机等设备的机身厚度显著增加。这几个方面的问题,使得设备厂商在采用无线充电技术时只能浅尝辄止,在少数几款产品或配件上进行试水。

无线充电标准统一进行时

无线充电技术的普及,离不开一个强大技术联盟的支持,这也是IT业界新技术推广的一贯模式。标准的制定、芯片的研发、产品的设计、市场的推广,离不开上下游企业的共同推进。目前,无线充电方面主要有三个联盟在进行标准的制定和推广,包括基于磁感应技术的无线充电联盟(Wireless Power Consortium,WPC)、电力事业联盟(Power Matters Alliance,PMA),以及基于磁共振技术的无线充电同盟(A4WP)。不过从目前来看,有可能成为业界主流的无疑非WPC提供的Qi无线充电标准莫属。作为早提供正式认证的标准,目前Qi标准已经被广泛使用,也得到了众多厂商的支持。WPC成立于2008年12月,现有超过140个成员,其中有24家厂商担任管理委员会的常任会员(regularmember),包括诺基亚、索尼、LG、HTC、德州仪器、东芝、松下、高通等。

在2009 年,Palm 就曾经试水无线充电功能,只不过当时市场的接受度远没有现在高。
在2009 年,Palm 就曾经试水无线充电功能,只不过当时市场的接受度远没有现在高。

当然,正如我们之前了解到的,基于磁感应技术的Qi标准存在着充电距离过短的问题,而磁共振技术无疑是解决这一问题有效的方式。因此,近期WPC联盟的一些新变化,预示着Qi标准整合磁共振技术的可能性越来越大,并有可能因此而一统无线充电标准。典型的一个例子就是一手主导成立A4WP联盟的芯片大厂高通,近日就加入WPC担任管理委员会常任委员。高通表示,之所以选择加入WPC,并不是放弃了对A4WP的支持,而是为了更好地推广磁共振技术,并加速无线充电标准的统一。如果未来WPC能一统无线充电标准,那么无疑可以有效地推动无线充电零部件成本的降低和市场的推广,从而加速无线充电技术的市场普及,对于厂商和消费者来说都是好事。

同时,针对无线充电存在的输出功率较低、充电速度较慢的问题,近我们也看到了解决的希望。索尼近日就宣布,其正在研发一项新的技术,可以让无线充电时间缩短到1小时以内。

Qi 是目前市场表现好的无线充电标准,WPC 联盟在标准推广方面功不可没。
Qi 是目前市场表现好的无线充电标准,WPC 联盟在标准推广方面功不可没。


支持Qi 无线充电技术而为标配该功能的手机,都可以利用简单的配件实现无线充电功能。

无线充电的普及浪潮

如果说之前数年间,无线充电技术在移动设备领域还被看做是一种前瞻性技术趋势的话,那么从去年开始,这种技术就开始落地,并被广泛采用。谷歌Nexus 4、诺基亚Lumia 920等一批智能手机的到来,让我们看到了无线充电技术普及的希望。

不过,这种普及从去年看来还有些不够全面,手机厂商在推广时还心存疑虑。目前市面上大多数手机厂商都是把无线充电技术放在外壳配件上,除了谷歌和诺基亚以外,大部分手机厂商还是把无线充电当成了产品的一个额外选配的功能。虽然这样做不仅节省了低端机的成本,对用户来说也增加了可选性,但是也意味着无线充电还没能成为标配。

不过无线充电正在被越来越多的手机所采用,从今年下半年的一些手机新品来看,支持无线充电开始成为厂商越来越多提到的一个卖点,同时消费者也表现出了浓厚的兴趣。特别是诺基亚Lumia 1520,再次把无线充电功能做成了手机内置功能,同时还发布了无线充电移动电源,再次引领了技术潮流。同时,其他一些设备厂商,也开始将无线充电功能整合其中,比如华硕推出的新款台式电脑M51AC就具备了无线充电功能。

无线充电的普及先锋
 
华硕 M51AC

华硕 M51AC

主要参数

型号 M51AC-I4514M1

系统 Windows 8

CPU Core i5 4570

显卡 GeForce GT630M 2GB

内存 4GB

硬盘 1TB

尺寸 175mm×420mm×400mm

重量 9.2kg

价格 8999 元

台式电脑原本被认为是与移动互联时代不相关的产品类别之一,不过华硕M51AC 显然是一个例外。华硕的创新基因催化出了这样一台整合了Power Pack 智能电源和Qi无线充电模块的台式电脑,后者允许我们在使用M51AC 台式电脑时可以随手把手机放在主机顶部就实现无线充电。对比以前我们还需要使用USB 数据线连接的方式,这完全是两种截然不同的使用体验。

诺基亚 Lumia1520

诺基亚 Lumia1520

主要参数

网络 GSM、WCDMA、LTE

屏幕 6 英寸、1920×1080

CPU 高通骁龙MSM8974( 四核)

电池 3400mAh

摄像头 2000 万像素

系统 Windows Phone 8

RAM 2GB

ROM 32GB

尺寸 162.8mm×85.4mm×8.7mm

重量 209g

价格 4999 元

诺基亚一向是无线充电技术的积极推广者,之前就有多款产品支持无线充电技术。此次发布的新高端智能手机Lumia1520 再次采用内置的方式支持无线充电技术,而不是像有些产品那样需要选配无线充电后盖或外壳。而且更进一步的是,诺基亚还为Lumia 1520 提供了一款支持无线充电技术的移动电源作为可选配件,这款移动电源同时也可以为此前发布的Lumia 1020、Lumia 920 等手机进行无线充电。

JBL Power Up

JBL Power Up

主要参数

扬声器 2.5 英寸全频×2

频率响应 65-20,000Hz

大输出 94dB

功率 10W

蓝牙 2.1+EDR

尺寸 280mm×115mm×145mm

重量 1.59 克

价格 4999 元

JBL 与诺基亚的合作关系一向良好,在诺基亚退出Lumia 920 等多款支持无线充电技术的智能手机时,JBL 也顺势推出了支持无线充电技术的音箱配件Power UP。这款音箱除了一般的蓝牙无线外,还支持NFC 功能;而且当把支持无线充电的智能手机放在指定位置时,我们就可以一边播放手机上的音乐,一边为手机进行无线充电。

三星 S4 无线充电背盖

三星 S4 无线充电背盖

主要参数

适用机型 三星I9508、三星I9500

色彩 黑色、白色

价格 299 元

虽然三星曾经是A4WP 联盟的主要成员,不过面对Qi 标准在智能手机领域的强势,三星也不得不顺应潮流,推出了与Galaxy S4 配套的无线充电套装。这样的套装包括无线充电板和无线充电背盖两个部分,当我们将Galaxy S4 的原装背盖换成无线充电背盖时,只要将手机放在支持Qi 标准的无线充电板上,手中的三星Galaxy S4 就可以实现无线充电了。

谷歌 Nexus 7 二代

谷歌 Nexus 7 二代

主要参数

屏幕 7 英寸、1920×1200

CPU 高通骁龙APQ8064

电池 3950mAh

摄像头 500 万像素

系统 Android 4.3

RAM 2GB

ROM 32GB

尺寸 198.5mm×120mm×8.65mm

重量 317.5g

价格 1900 元

谷歌Nexus 7 二代采用7 英寸1920×1200 屏幕,搭载1.5GHz 高通骁龙S4 Pro 四核处理器,配备2GB内存,预装Android 4.3 系统。强悍的性能、丰富的功能以及纯正的血统,使得Nexus 7 二代一经推出就备受追捧。当然,作为新一代的产品,谷歌Nexus 7 二代也加入了对无线充电技术,这也是Nexus 7 一代所不具备的特性之一。

写在后

虽然依然有着各种各样的不足,比如成本较高、充电效率较低、充电时需要紧挨充电底座等,但是不容否认的是,无线充电技术正在移动设备领域加速普及。

对于一种面向未来的技术,我们不能仅从负面的角度来问题。如果换一种角度,我们也许可以看到无线充电技术的庞大活力。看看桌子上的一堆线缆,看看手上损坏的电源线,看看机场里各种接触不良的插座和充电线,如果采用了无线充电技术,我们还需要考虑这么多麻烦事吗?

发烧友们对于“无线充电”渴望已久,即便是众多手机没有加入对无线充电技术的支持,很多玩家还是通过对Palm点金石(Touchstone)的改造来实现了手机的无线充电,不少网友都分享了自己利用点金石改造无线充电手机的经验分享。

直接从网上购买的点金石套件,便于改造。
直接从网上购买的点金石套件,便于改造。

用于改造的三星Note 2 具备无线充电触点,改造起来很简单。
用于改造的三星Note 2 具备无线充电触点,改造起来很简单。

将感应线圈粘贴在手机背盖上,要注意触点的位置对应。
将感应线圈粘贴在手机背盖上,要注意触点的位置对应。

测试一下,输出电压达到了5.5V。
测试一下,输出电压达到了5.5V。

盖上后盖,背盖上的线圈触点与机身上的触点对齐,大功告成。
盖上后盖,背盖上的线圈触点与机身上的触点对齐,大功告成。

改造后机身厚度增加了1mm,无线充电功能会导致机身厚度增加的事实再次得到确认。
改造后机身厚度增加了1mm,无线充电功能会导致机身厚度增加的事实再次得到确认。

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