自從蘋果在iPhone 8和iPhone X系列身上引入無線充電之后，這種可以擺脫充電線束縛的技術(shù)就成為了高端智能手機新品的標(biāo)配。那么，無線充電真的成熟好用嗎？現(xiàn)階段支持該技術(shù)的新品又有哪些呢？

 

 

追溯無線充電的歷史

無線充電并非什么“黑科技”，早在19世紀(jì)30現(xiàn)代，名叫邁克爾•法拉的科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)原理，即周圍磁場的變化將使電線中產(chǎn)生電流。時至今日，適合智能手機且相對成熟的無線電力傳輸逐漸衍生出了2種解決方案：

 

電磁感應(yīng)式

這是目前業(yè)內(nèi)使用頻率最高，普及度最廣的無線充電技術(shù)方案，其原理是法拉第電池感應(yīng)定律，即給初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。

 

 

落實到手機身上，就是在手機后蓋內(nèi)和無線充電底座內(nèi)，分別嵌入接收端和發(fā)射端專用的線圈（還包括轉(zhuǎn)換和識別、電源管理等芯片），當(dāng)電能輸入到發(fā)射端線圈時就會產(chǎn)生一個磁場，磁場感應(yīng)到接收端的線圈就會產(chǎn)生電流實現(xiàn)了充電的過程。

 

 

理論上講，傳輸端和接收端內(nèi)線圈數(shù)量越多，面積越大，單位時間無線傳輸?shù)碾娏驮蕉?，對二者間距離和位置的要求也越寬松。

優(yōu)點：成本低，技術(shù)成熟，轉(zhuǎn)換效率相對較高

缺點：充電距離太短，需對準(zhǔn)接觸才能保證效果

 

磁場共振式

該方案由能量發(fā)送裝置和能量接收裝置組成，當(dāng)發(fā)射端和接收端達(dá)到相同的頻率時就能產(chǎn)生磁場共振從而滿足能量交換，其背后原理與上學(xué)時課本中提到的軍隊集體齊步過橋時，因共振而將大橋震垮的故事有著異曲同工之妙。

 

 

和電磁感應(yīng)式相比，磁場共振式方案的有效傳輸距離更遠(yuǎn)（支持?jǐn)?shù)厘米至數(shù)米），并且能夠?qū)崿F(xiàn)一對多充電。

磁場共振式屬于電磁感應(yīng)式的“進(jìn)階版”，理論上只需要在次級線圈（手機內(nèi)）增加一個電容構(gòu)成諧振回路就能與充電底座上固定頻率的交流電形成共振，從而實現(xiàn)多設(shè)備、較遠(yuǎn)距離的無線充電。

優(yōu)點：充電距離遠(yuǎn)，支持一對多

缺點：同時為多部設(shè)備充電會提升發(fā)熱量、轉(zhuǎn)換效率變低，提升效率則又會產(chǎn)生更大的電磁輻射，對安全不利

現(xiàn)實中，通過電場耦合、諧振、無線電波、射頻技術(shù)和紅外等方式也都可以實現(xiàn)電力的無線遷移，只是它們都存在效率、距離、輻射和安全性方面的問題。

 

從電動牙刷到智能手機

隨著電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)的成熟，最早受益的數(shù)碼設(shè)備就要數(shù)電動牙刷了。由于電動牙刷使用時難免與水接觸，所以從很早以前就引入了無線充電概念，從而使充電接觸點不暴露在外，極大增強了產(chǎn)品的防水性并實現(xiàn)整體水洗。

實際上，智能手機與無線充電技術(shù)聯(lián)姻的時間并沒有比電動牙刷晚多少，早在2011年就被夏普旗下的SH-13C手機獵裝。

 

 

可惜，當(dāng)年無線充電屬于新概念，夏普在行業(yè)內(nèi)的影響力也有限，這種“單打獨斗”的形式不可能掀起太大的波瀾。

此外，早期無線充電技術(shù)的效率并不高，以電動牙刷為例，有些型號僅內(nèi)置700mAh的電池，充滿全部電力卻也需要4個小時以上。而智能手機當(dāng)年的電池容量普遍都在1500mAh以上，誰能忍受超過8小時不間斷的充電？

較低的充電效率，可能存在的各種兼容隱患，一直在制約著無線充電技術(shù)在智能手機領(lǐng)域大展拳腳，而這一局面直到全球第一個無線充電的國際標(biāo)準(zhǔn)“Qi”出臺才有所改善。

 

背靠聯(lián)盟好乘涼

2008年12月17日，由飛利浦電子、德州儀器、國家半導(dǎo)體等幾大公司攜手組建了“無線充電聯(lián)盟”（Wireless Power Consortium，簡稱WPC），旨在提升無線充電技術(shù)的便捷性和通用性。截止2018年4月30日，無線充電聯(lián)盟（WPC）會員已增至534家。

 

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2012年，由眾多參與者共同制定的無線充電標(biāo)準(zhǔn)“Qi”誕生，它攻克了無線充電“通用性”的技術(shù)瓶頸，凡是通過Qi標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的產(chǎn)品（手機和無線充電底座），它們之間可以做到相互兼容。而諾基亞旗下的Lumia 810，則有幸成為首款符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的智能手機。

 

 

獲得WPC聯(lián)盟認(rèn)證的產(chǎn)品，都可在外觀或包裝上添加“Qi”字樣的Logo標(biāo)識，而具有“Qi”標(biāo)識的終端則可相互兼容。需要注意的是，加入WPC每年收取的會費從5000美元到25000美元不等，只有加入WPC無線充電聯(lián)盟才能獲得Qi認(rèn)證。

Qi技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的升級之中，比如Qi早期制定的標(biāo)準(zhǔn)全部都是建立在電磁感應(yīng)式方案的基礎(chǔ)上，從Qi1.2標(biāo)準(zhǔn)則開始將磁共振式方案納入其中，不僅增加了充電距離，充電功率也從7.5W提升到了最高15W。目前Qi標(biāo)準(zhǔn)的最新版本為Qi1.2.4，對發(fā)射端認(rèn)證等級進(jìn)行了簡化。

除了WPC推出的Qi標(biāo)準(zhǔn)以外，無線充電領(lǐng)域還存在以下幾種常見標(biāo)準(zhǔn)：

 

PMA

Power Matters Alliance標(biāo)準(zhǔn)無線充電標(biāo)準(zhǔn)是由Duracell Powermat公司發(fā)起的，而該公司則是由寶潔與無線充電技術(shù)公司Powermat合資經(jīng)營，其曾可與Qi標(biāo)準(zhǔn)相互兼容。

 

A4WP

Alliance for Wireless Power標(biāo)準(zhǔn)是由美國高通公司、韓國三星公司以及Powermat公司共同創(chuàng)建的無線充電聯(lián)盟。

 

AirFuel Alliance

2015年，PMA和A4WP兩大無線充電標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)宣布合并，新聯(lián)盟也更名為AirFuel Alliance。

 

蘋果

蘋果曾在2012年申請了自家的無線充電專利，其通過“近場磁共振”技術(shù)可建立起一個較大范圍的充電區(qū)域，凡是支持這一技術(shù)的蘋果設(shè)備只要放置在該區(qū)域內(nèi)就可進(jìn)行無線充電。如無意外，蘋果在2017年隨iPhone 8系列一同發(fā)布的AirPower“充電枕”（可以同時為iPhone、Apple Watch 3以及最新的AirPods收納盒無線充電）就是基于這一技術(shù)的試探，雖然iPhone 8等手機兼容Qi標(biāo)準(zhǔn)，但AirPower本身卻貌似僅支持蘋果設(shè)備。需要注意的是，AirPower由于發(fā)熱問題有待解決，至今也沒能正式上市。

 

 

無線充電的體驗如何

雖然無線充電的標(biāo)準(zhǔn)有很多，但目前在手機領(lǐng)域還是Qi占據(jù)了統(tǒng)治和主導(dǎo)地位，所以我們就以Qi無線充電底座（器），來看看這種設(shè)備是如何工作的吧。

Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)依賴于手機和充電器內(nèi)兩個線圈之間的感應(yīng)。受制于手機厚度和空間有限的制約，哪怕是iPhone X和三星Galaxy S9這些旗艦，其內(nèi)部所集成的也僅僅是單線圈，這就決定了它們在進(jìn)行無線充電時，必須與充電器零距離接觸，還需要讓手機/充電器內(nèi)對應(yīng)的線圈在引導(dǎo)位置上彼此對齊，否則就會出現(xiàn)無法充電或充電效率大打折扣的問題。

 

 

因此，新款支持無線充電的手機和充電器，都會引入自由定位系統(tǒng)，在接收線圈的位置上集成多個合作的通量發(fā)生器，放置其上的手機會傳遞位置信息。一旦檢測到位置偏離，手機端就會彈出警告提示，提醒我們重新移動手機到指定位置。

 

 

雖然無線充電擺脫了線纜的束縛，不用在擔(dān)心USB接口反復(fù)插拔的劃傷和壽命問題，但充電過程中手機卻也被局限在了充電器的一畝三分地上。期間我們不能拿起或移動手機，而無線充電的功率普遍只有5W到10W，充滿一部3000mAh電池的手機需要2.5小時到5個小時（還得是息屏狀態(tài)），其使用場景只適合晚間睡覺時、全心上課/工作時。

 

理性看待Qi的“兼容性”

雖然Qi為無線充電樹立了標(biāo)準(zhǔn)，讓不同品牌和型號的手機和充電器之間實現(xiàn)了相互兼容，但其背后其實也存在很多“不兼容”的問題。

 

Qi快充協(xié)議之別

打個比方，OPPO的VOOC閃充，高通的QC、聯(lián)發(fā)科的PE、華為的FCP等快充技術(shù)，它們之間的充電器和數(shù)據(jù)線也能相互兼容，進(jìn)行穩(wěn)定的5V/2A輸出（視手機端的輸入標(biāo)準(zhǔn)）。但是，想激活VOOC的5V/4.5A、QC3.0的12V/2A等“快充狀態(tài)”，就需要充電器、數(shù)據(jù)線和手機三方面進(jìn)行協(xié)議上的匹配了，只有“握手”成功后才能滿血充電。

 

 

Qi標(biāo)準(zhǔn)也是一樣。出于盈利或搶占話語權(quán)的目的，各個手機品牌的無線充電技術(shù)之間也出現(xiàn)了多種私有協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，比如蘋果7.5W、小米7.5W、索尼9W、華為10W、三星10W等。只是它們都有一個共性，那就是向下兼容Qi，從而最大限度滿足設(shè)備間的通用性。

沒錯，就好像Android系統(tǒng)和手機間的各種快充技術(shù)，Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)也存在“碎片化”現(xiàn)象。至于手機和充電器之間是如何進(jìn)行“握手識別”的，則取決于硬件和系統(tǒng)兩個層面。

 

軟硬層面的識別

先來看看系統(tǒng)層面的限制，蘋果原計劃是讓iPhone 8/X只有搭配自家AirPower時才能實現(xiàn)7.5W的無線“快充”，然而因AirPower上市無期而不得不在iOS11.2系統(tǒng)更新中解除了第三方授權(quán)無線充電器使用7.5W快充的禁令，而搭配其他Qi充電器時則只能享受5W的“慢充”。

 

 

再開看看硬件層面的制約。無線充電器的PCB板上都會集成一顆無線充電控制芯片，它將決定能與多少不同型號的手機之間“握手成功”。

 

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以ANKER PowerWave 7.5 Pad這款產(chǎn)品為例，它屬于市場上極少數(shù)可以滿載充iPhone的無線充電器，原因就是集成了WP80024無線充電控制芯片，支持Qi-BPP 5W、iPhone 7.5W和三星10W等無線充電協(xié)議。

 

 

因此，大家今后在挑選無線充電器時，要很據(jù)自己手機的具體型號和所支持的無線快充協(xié)議選擇匹配的產(chǎn)品，否則就只能以Qi標(biāo)準(zhǔn)的5W功率進(jìn)行充電了，一下回到了10年前。

 

如何選擇無線充電器

目前支持無線充電的手機主要局限在少數(shù)品牌的高端產(chǎn)品線，比如三星Galaxy S/Note系列（從S6往后都支持）、索尼Xperia Z4v/ZX2、華為Mate RS、小米MIX2S、堅果R1、Nokia 7 Plus/8 Sirocco、YOTA Phone 2等。隨著蘋果從iPhone 8系列開始將無線充電功能納入標(biāo)配，這種技術(shù)在手機圈（中高端）普及也是遲早的事了。

至于無線充電器，現(xiàn)在可選的品牌和型號就令人眼花繚亂了，價格方面也是從不到50元到數(shù)百元不等。那么，在挑選無線充電器時我們又該注意哪些問題呢？

 

先談安全功能

首先，符合Qi標(biāo)準(zhǔn)自然是選擇無線充電器時的首要考核目標(biāo)。此外，這種設(shè)備還有兩個非常關(guān)鍵卻又容易被普通用戶忽略的功能——FOD異物檢測和散熱方式。其中，F(xiàn)OD異物檢測很容易被低價位產(chǎn)品“閹割”以降低成本，而沒有該功能保護(hù)的充電器，一旦有金屬物體不慎放在了充電器表面的線圈感應(yīng)位置，金屬便會被迅速加熱，很容易造成意外。

異物檢測功能可以讓無線充電器“智能識別”手機，只有內(nèi)藏線圈的手機與其接觸才會進(jìn)行無線充電。但是，無線充電的過程充電器端會產(chǎn)生不小的熱量，一些支持7.5W、10W快充的充電器滿速輸出時的發(fā)熱量更高。所以，其內(nèi)部采用了主動還是被動的散熱方式就顯得非常重要了。

 

 

所謂的被動散熱，就是在無線充電器內(nèi)部依靠金屬導(dǎo)熱片＋導(dǎo)熱膠的方式自然冷卻，散熱效率普遍一般。而主動散熱，則是在無線充電器內(nèi)部加裝額外的離心風(fēng)扇和對應(yīng)的散熱孔，通過風(fēng)冷的形式快速散熱，效果普遍更好。

 

 

不要小看溫度對無線充電效率的影響哦，很多手機廠商都會設(shè)定嚴(yán)格的溫度墻，比如蘋果就在iOS 11.3中設(shè)定了一個規(guī)則：當(dāng)手機后蓋發(fā)熱量達(dá)到一定數(shù)值后，就會通過降低手機的接收功率，從而減少發(fā)熱情況，但后果就是無線充電速度變得超級慢。

曾有媒體對此進(jìn)行了測試，哪怕是蘋果官方授權(quán)的售價高達(dá)498元的mophie和貝爾金都會因發(fā)熱導(dǎo)致充電速度大幅下降50%，從無線快充變成了無線慢充。

 

再談使用體驗

從體驗上來說，能否將手機豎立（仰角）放置且不影響充電效果，應(yīng)該是無線充電器的重要考核標(biāo)準(zhǔn)。原因很簡單，在數(shù)個小時的充電時間里，你總不可能不玩手機吧？有了這種產(chǎn)品，我們可以邊（無線）充電邊看視頻、聊微信或是自動翻頁的電子書。

 

 

此外，選擇豎置無線充電器時，可優(yōu)先選擇內(nèi)置2個電圈和風(fēng)扇的產(chǎn)品，如此才能讓手機以更隨意的姿勢擺放在充電器上，無論是橫評還是豎屏，略有偏移也能進(jìn)行電力的傳輸，也不用擔(dān)心手機因發(fā)熱而減少無線充電的輸入功率。

 

 

最后，我們還需根據(jù)手機所支持的無線快充協(xié)議，選擇最匹配的無線充電器，比如iPhone用戶就要選擇兼容蘋果7.5W快充的、三星手機就需要選擇支持三星10W快充的，每一款產(chǎn)品在相關(guān)的宣傳參數(shù)上也都會注明所支持的快充協(xié)議和兼容性列表，大家屆時可以仔細(xì)留意。