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无线充电|【芯观点】是什么阻挡了无线充电颠覆性技术革命来临的步伐？( 二 )

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相比磁耦合谐振式和电磁辐射式 ， 基于Qi协议的电磁感应式目前最为成熟（后来协议进一步整合为Qi标准和磁共振的AirFuel标准） ， 生态也相对最为完善 ， 是技术和市场双重驱动的结果 。
首先从无线充电原理上讲 ， 电磁感应式是目前几乎唯一能相对保持较好传输功率和效率的方式 ， 该技术本身所具有的开发和生产优势 ， 容易得到便携式移动设备商的反复试错实验 ， 从而在市场上得以推广 ， 并建立起上下游客户 ， 其背后方案的成熟度、研发风险和成本也是重要因素 。 虽然磁共振和无线电波理论上可以达到更为远距离的传输 ， 但两权相害取其轻 ， 传输效率可以被看作是无线充电技术市场化的第一要素 。

（以上制图：成都电子科技大学电磁场与微波技术专业）
与手机有线快充相比 ， 无线快充优势目前并不明显
但传输效率恰恰是Qi进一步发展的“阿基里斯之踵” 。 电磁感应式的无线电能传输系统采用的是松耦合的结构 ， 但是松耦合的状态会让整个系统的漏感较大 ， 这样使得传输效率较低 。 为了改善结构和提高效率 ， 可以采取一定的手段 ， 比如提高原边线圈（初级线圈）上的电流变化率 ， 可以增强电磁感应强度 ， 提高功率传输密度 ， 以此来降低损耗提高效率 ， 或者通过添加功率补偿的电容 ， 对系统的漏感进行功率补偿 。
但Qi的充电效率虽然在十多年前就已经做到与有线充电效率相近的70%以上 ， 充电器待机功耗降到微瓦水平 ， 但各国在电磁兼容管理和频率管理方面却进步缓慢 ， 在保证80%的传输效率前提下 ， 传输距离过去八年差不多只进步了2.5厘米左右（从2.5厘米到5厘米） 。

从市场上看 ， 2015年 ， 尚未被恩智浦收购的飞思卡尔半导体推出15w Qi兼容的无线充电解决方案 ， 能够为配有大容量电池的大型设备提供快速充电 ， 同时还能够利用更高的功率提高小型设备如4000mAh电池的平板电脑充电；2016年德州仪器（TI）推出业内首款符合无线充电联盟(WPC) v1.2标准 ， 并通过Qi认证的15W无线电源发射器bq501210 。 该发射器可实现84%的系统效率 ， 相较于传统无线电源设备 ， 其热耗散显著降低 ， 并采用9mm乘以9mm的VQFN封装 。 TI当年的公告显示 ， 该新型15w发射器加入了TI成熟的可扩展无线电源解决方案产品组合 ， 该组合中还包括2.5W、 5W和10W的产品 。
但在三年后 ， iPhone 11的无线充电最高支持功率依然为7.5W 。 iPhone 11通过自带的Lightning充电线是可以实现12W快充 ， 如果使用PD转接线的话可以达到18W快充的充电功率 。 很显然 ， 无线充电传输功率至少落后了有线传输四年 ， 而其潜在的便利性不但被抹平 ， 且无法形成最基本的用户痛点边际效应 。
传输连续性（断电问题）
由于Qi无线充电的通讯原理是一种“单工通讯” ， 只支持信号在一个方向上传输 ， 任何时候不能改变信号的传输方向 ， 即一直由接收端发给发射端 。 正常充电后 ， 发射的数据包括“调整供电大小”和“接收功率” ， 接收端的调制信号是调制在电力载波上面 ， 通过电容将信号耦合到线圈两端 ， 接收端输出的电压是通过线圈上面的交流电压整流成直流电压 。 如接收端的输出电压连接负载手机端 ， 通过充电管理芯片连接到手机电池 ， 由于电池充电过程不同的充电阶段有着不同的充电电流 ， 特别在各阶段相互切换时 ， 电流的波动造成电压的波动 ， 从而体现在线圈两端电压的波动 ， 造成无线充电过程由于电流波动造成的无线充电充断问题 。 这个问题可以归结于“涓流效应危害” ， 相对来说 ， 有线传输的稳定性和抗压性可以得到绝对保障 。

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