本人键盘电力电子工程师, 来分享一些个人的看法.
文长, 底下有结论, 可以END.
仔细看看Engerous公司所提出的无线充电方案, 确实十分具有革命性
跟颠覆性, 然而, 问题依然很多.
// ======================== 无线充电种类介绍 ========================
首先, 无线充电可以分成两种:
- 近场无线充电 (Near-field):
就是近距离的那种. 这类技术其实就只是把一个变压器分成两半,
一半放在充电器, 另一半放在手机, 最终等效成一个汽隙(Airgap)
很大的变压器. 也就是透过磁路(Magnetic Circuit)来连结两边.
能量的传递原则上是不发射电磁波的.
- 远场无线充电 (Far-field):
这类型就是利用电磁波来传递能量. 电磁波会实际被发射出去,
接收端再来接收这电磁波. 也就是, 理论上来说, 这种技术的
接收端能够从Wi-Fi讯号中撷取能量.
目前所有现行的无线充电技术都是近场的方式, 然而这次Engerous
公司所提出来的技术, 也就是谣传苹果要采用的技术, 却是远场的
技术.
// ================== Engerous的无线充电技术说明 ====================
如果要比较简单的了解远场无线充电的技术, 那我们可以用光来比喻.
远场无线充电的充电器, 就好像一颗灯泡, 而手机就好像有一个
太阳能板一般. 灯泡发光照亮太阳能板, 太阳能板发电给手机充电.
问题是, 只有照到太阳能板的光是有效的, 其他都浪费掉, 所以说,
充电端必须要能够做到像镭射光一样, 太阳能板到哪里, 就把光集中
到哪里.
今天Engerous做到的就是这个, 他们使用了一阵列(翻译: 很多很多的)
的天线, 让他的电磁波发射可以只往某一个方向发射. 还可以让他发射
的方向跟着物体一起移动. 当然, 这种技术一直都存在, 只是没有人把
他拿来做无线充电而已.
因此Engerous的技术基本上就是运用5GHz的ISM频段(跟WiFi, 802.11n/ac
所使用的5GHz频段一样), 利用天线阵列发射集中跟高度方向性的
电磁波, 跟随着追踪着手机的方向, 来让手机接收充电.
顺便提一下Engerous官方所提出的充电数据:
0-5 ft (0-1.5m) 4W (等效于5V0.8A)
5-10 ft (1.5-3m) 2W (等效于5V0.4A)
10-15 ft (3-4.5m) 1W (等效于5V0.2A)
// =================== 为什么这东西问题很大 =======================
首先, 把电磁坡集中起来最大的问题就是, 被集中的区块电磁坡很强,
就好像同样都是50W, 一个50W的LED灯没什么, 但是一个50W的雷射是
可以轻松的切开木板的.
所以, 要能够在4.5公尺外蒐集到1W, 那个电磁坡强度会是非常强的.
这个强度是强到各国政府都不会允许的强. 各国在规范电磁波强度时,
用了一个叫做EIRP的数据, 这个数据就是抓电磁波最强的方向的电磁波
强度.
例如美国FCC在特殊点对点的状况下, 允许5.8GHz ISM Band最高53 dBm
(约200W). 然而如果我们计算1W@4.5公尺这种状况下的最低EIRP, 是
1W*4*pi*(4.5m)^2/(16cm*8cm)=19,880W (你没看错, 约两万瓦)
( 1W: 接收功率, 4*pi*(4.5m)^2: 4.5公尺半径的球形面积,
16cm*8cm: 手机接收面积 )
这已经超标了一百倍. 很明显的, 别说健康什么的, 法规这种最低限度
都无法通过. 这技术的可行性如何自然不用说.
顺带一题, 一般WiFi发射功率大约20~30dBm, 也就是一瓦以内, 所以
这东西大概比WiFi强了两万倍左右.
也许你会问, 如果法规放宽了呢? 法规之所以存在都是有原因的, 会
限制发射功率不只是健康的问题, 还有电磁干扰的问题. 我们一般的
电器, 上市前都需要自我检测电磁相容, 确保不会被其他设备干扰.
问题是20kW(两万瓦)/73dBm这种发射功率, 根本跟电磁砲一样, 一个
不小心可能就会把其他设备给打暴, 如果电磁波发射途径中刚好有
5GHz的设备, 这种功率很有可能轻松的打暴该设备的RF Frontend.
再来, 这种指向性的天线阵列造价不斐, 还需要搭配大量的Power
Amplifier, 所以, 恐怕要量够大, 才不会造成充电器比手机贵的景象.
充电速度就不说了, 4.5公尺外充电功率只有1W. iPhone 6 Plus从0%
充到满(11.1Wh), 最少要11.1个小时(11.1Wh/1W=11.1h), 这还是假设
手机内部能量转换效率100%的状况下.
// ======================== 总结 ============================
1. 电磁波最少超标100倍. 比WiFi还强约上万倍.
2. 就算法规放宽, 这东西根本电磁砲, 很容易就造成电磁干扰.
3. 成本高, 充电器价格加一个0还不够.
4. 充电慢. 十小时.
综合以上, 我认为, 这无线充电最多在实验室玩玩, 或是拿来炒炒
股票, 目前还没啥实用价值.