現代人的頭等大事一定是讓手機保持充足電量,想要給手機充電總少不了充電插頭和充電線, 無線充電究竟是如何甩掉電線,憑空給你的手機加滿電呢?
文 | Seni 視覺 | 昭昭昭 導演&特效 | Ys 實習生 | 高暢
(資料圖片僅供參考)
給手機充電簡單說就是將電源插座中的電導入進手機電池,充電器看似只是將手機與電源聯通,實際它要干的活不止于此,因為這二者并不適配。
手機電池需要的是5V的低壓直流電,直流電的電流大小和方向始終不變,從正極出發,再回到負極。而我國電源插座中輸出的是220V 50Hz的交流電,交流電沒有正負極,它的電流方向會隨著時間進行交替變化 ,50Hz意味著電流方向一秒鐘交替50次。
因此,不管是有線充電還是無線充電,充電器要做的就是將交流電轉化成手機電池能接受的直流電,這一過程會有數次直流電、交流電的轉化。
一般的有線充電,電流在通過充電器時,首先整流橋和高壓電容會對電流進行整流濾波,變成高壓直流電,之后高頻振蕩電路將它轉化為高頻高壓交流電, 緊接著變壓器出場對電流進行降壓,變為高頻低壓交流電,最后再經二極管和電容的整流濾波,就得到了5V直流電。
無線充電除了直流電、交流電的轉化,還多了一項任務——隔空輸電。生活中常見的無線充電器都利用了中學課本學過現象——電磁感應。
19世紀法拉第等科學家通過實驗發現電和磁可以互相轉化。實驗中,電流通過線圈會產生磁場,如果這個磁場是變化的,其他未通電的線圈靠近它時能夠產生電流,而一成不變的磁場則不能讓線圈產生電流。
通電線圈的磁場由電流生成,只有變化的電流才能帶來變化的磁場。前文提到,交流電的電流方向會隨著時間進行交替變化 。它產生的磁場也會隨電流進行周期變化。這就為無線充電提供了可能。
無線充電器和帶無線充電功能的手機中都各有一組線圈。當接入變化的交流電時,一個負責用“電“生“磁“,另一個負責將“磁“再轉化成“電“,這個“電生磁 磁生電”的過程,便是無線充電的基本技術原理。
和有線充電一樣,通過無線充電器的交流電也需要經過轉化器、變頻器等一系列電子器件的轉化,最終輸出特定電壓與頻率的直流電,供設備的電池使用。
除了傳輸電能,無線充電器與正在充電的設備間還會進行有限的數據傳輸,用來“交流”設備的擺放位置和充電狀態。
無線充電雖然擺脫了線纜限制,但充電較慢。根據無線充電聯盟(Wireless Power Consortium)Qi v1.3標準,目前手機等小型設備通常采用低功率Qi無線充電標準,充電功率一般在5瓦特或以下 , 一些新型的無線充電器也支持更高功率,比如15瓦特,而有線充電功率在5-100瓦特以上。
即使同樣功率,無線充電還是會慢于有線充電。沒了電線這個兢兢業業的搬運工,能量需要在空氣中傳播,不可避免會產生損耗。隨著距離增加,損耗會顯著增加,造成充電效率下降,損失的能量會轉化成熱能,導致充電器和設備發熱。
除了電磁感應式,現在也開發出了供電距離更長的磁場共振式、電磁輻射式,但由于造價、體積等原因,并不適合用于手機、筆記本電腦等便攜設備。
雖然充電慢,距離受限,但當你使用無線充電時,不得不將手機放在充電板上,于是,手機和你都被動地獲得一小段專注充電的時光。
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