作者john0312 (Chen John L)
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标题Re: [情报] 这才叫无线充电？ 新 iPhone 充电距离达
时间Fri Feb 26 01:02:53 2016
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 (等效於
5V0.8A)
5-10 ft (1.5-3m) 2W (等效於
5V0.4A)
10-15 ft (3-4.5m) 1W (等效於
5V0.2A)
// =================== 为什麽这东西问题很大 =======================
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灯没什麽, 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
[email protected]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, 别说健康什麽的, 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, 根本跟电磁炮一样, 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, 这东西根本电磁炮, 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.
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1F：推 oskarsson : 充电系 嗨 02/26 01:06
2F：推 tom282f3 : 推了 专业的 02/26 01:07
3F：推 kci9kimo : 专业 02/26 01:09
4F：推 qqppzzmm : 重新定义 02/26 01:12
5F：推 edwar : 先有能充电动牙刷和刮胡刀的便宜产品再来想手机 02/26 01:12
6F：推 JuiFu617 : 说不定苹果有黑科技可以克服这些问题 02/26 01:12
7F：→ DiChik : 超强，神打脸 ((咦 02/26 01:12
8F：→ JuiFu617 : oppo的15分钟充满电实用多了 02/26 01:13
9F：推 op840906 : 专业推 02/26 01:14
10F：推 gohome0083 : super vooc不知道什麽时候才会真的使用在产品上 02/26 01:14
11F：推 j6might : 推专业 02/26 01:16
12F：推 i9602283 : 专业推 02/26 01:28
13F：推 ghost610 : 解说详细 02/26 01:32
14F：推 yihanderman : 你瓦力系？ 02/26 01:33
15F：推 appleabc : 看不懂 盲目推 02/26 01:34
16F：推 DarenR : 噱头 02/26 01:38
17F：推 poi96300 : 充电系4ni 02/26 01:41
18F：推 exserta1994 : 你皮卡丘? 02/26 01:43
19F：推 LHeart4ever : 推专业的 坐等某人出来呛有本事苹果出了以後不要用 02/26 01:44
20F：→ ctotw : 还有电磁干扰的问题... 02/26 01:45
21F：推 LHeart4ever : >"othersHTC92: 等苹果出了你们就不要用啊" 02/26 01:47
22F：推 kimmj : 专业推 02/26 01:49
23F：推 supermars : 大推"键盘电力电子工程师"的专业! 但...电磁"波" 02/26 01:52
24F：→ supermars : 不是苏东坡的坡~嘻嘻! 02/26 01:52
我承认我中文不好... 囧rz
25F：推 hyghmax1202 : 有时候真的觉得 放这种消息的人 真的很不尊重专业… 02/26 01:57
26F：推 ctotw : 不放出消息他们怎麽吸收资金？ 02/26 01:58
27F：→ ctotw : 他们就是「刻意」的炒炒股票啊！ 02/26 01:58
28F：推 GianniC : 其实这个问题很容易理解 反平方场衰退很可怕 02/26 01:59
29F：→ GianniC : 明明电塔距离够高够远衰退其实就没啥问题 02/26 02:00
30F：→ GianniC : 这个远距离充电能够实现功率要多大?? 02/26 02:00
31F：推 doom3 : 买手机送电磁炮!! 买了! 这才是黑科技 02/26 02:01
32F：推 m81216 : 看不懂只好推惹 02/26 02:01
33F：推 GianniC : 如果你不小心走到手机与充电器之间 收到多少能量 02/26 02:03
34F：→ GianniC : 万一是小朋友跟宠物 耐受量可能更低 02/26 02:04
35F：→ GianniC : 是不是要围封锁线防止误入 02/26 02:04
36F：推 weboau : 02/26 02:14
37F：→ AIRWAY1021 : 专业推，看来无限充电要考古特斯拉才有可能了 02/26 02:14
38F：嘘 mike0608 : 一堆人在那边反基地台 然後说这个好棒棒 02/26 02:23
这文章中的这项技术算是延伸近场技术的范围,
他依然是透过Magnetic Circuit来传递能量,
所以相较比较没有电磁波的问题, 因为理论上来说他不
需要发射电磁波.
40F：推 mike0608 : 补推 02/26 02:28
41F：推 bennybny : 苹果就是潮阿！ 02/26 02:44
42F：推 ntustjc : 电磁炮偶喜翻 ^ω^ 02/26 02:55
43F：推 xelnaga : 上面恶意网址 一直跳app store 02/26 03:19
44F：推 selfhu : 楼上，爽爽读耶，没你说的情形 02/26 03:52
45F：推 zxnstu : 推专业 02/26 05:23
46F：推 molsmopuim : 专业推，所以就是垃圾科技罢了? 02/26 06:11
47F：推 lababear : 原来是电磁炮 我还以为是无线充电 02/26 06:24
48F：推 SYUAN0301 : 推 美琴我der 02/26 07:27
49F：推 user1120 : 推 02/26 07:31
50F：推 a5613452002 : 专业 长见识 02/26 07:32
51F：推 iorittn : 推 02/26 07:44
52F：推 donkilling : 轻松弄懂推 02/26 07:57
53F：推 jayppt : 我只看到家中能常备一个傲娇电磁炮 可恶想买 02/26 07:59
54F：推 SEEDA : 原来是雷射炮啊 我还以为是充电器呢 还不买一个 02/26 08:18
55F：→ SEEDA : *电磁炮 02/26 08:18
56F：推 bullfrogseed: 推专业 02/26 08:20
57F：推 aq981334 : 没看到Qi1.2都出来了吗，而且是磁共振技术，也可以 02/26 08:28
58F：→ aq981334 : 达到远距离充电 02/26 08:28
Qi1.2算是加强现有的近场技术, 他透过更佳的控制方式
来相容更大范围的变压器参数. (Z-height增加会造成
变压器的等效基质感降低).
达到更长的充电距离.
59F：推 spfy : 买手机送超电磁炮? 完全没问题 什麽时候上市 02/26 08:35
60F：推 alvistan : 这个专业%%% 02/26 09:05
61F：推 fiiox3 : 拿来当武器,往别人家打0.0 02/26 09:06
62F：推 shaoweichen : 赶快推，不然以为我看不懂 02/26 09:08
63F：推 giveUstars : 拿去扫别人家窗子说不定干爆一堆电器 xd 02/26 09:11
64F：推 BIGETC : apple重新定义军火业 02/26 09:18
65F：推 tony40290 : 专业推! 02/26 09:35
66F：→ shelizi : apple出的就是潮 果迷哪管那麽多 02/26 09:37
67F：推 onezillion : 5GHz的 EMP cannon, 超潮der 02/26 09:43
68F：推 fggdog : 人手一台电磁炮好潮喔喔喔 02/26 09:47
69F：推 s7875760078 : 充电系肯定是你了 02/26 09:53
70F：推 yeardoss : igun 杀人於无形 快给我来100支 02/26 09:53
71F：推 yllorb : 结果出了一个4.4公尺的无线充电板，结案 02/26 09:57
72F：推 baker31 : 推 02/26 09:58
73F：推 terrylove12 : via20的连结基本上还是属於近场充电吧 02/26 10:17
74F：推 eric830204 : 推个 02/26 10:20
75F：推 DORAQMON : 你有苹果工程师厉害吗 02/26 10:23
苹果至今不曾承认或否认他跟Energous的关系, 有在说
下一代的iPhone会带有多麽颠覆性的无线充电的只有媒体在
炒而已.
76F：推 kemco : 打太大力了，果弥头都掉了 02/26 10:47
77F：推 sho1850t : 果迷裤子都脱了 你现在跟他们说这个? 02/26 11:29
78F：推 james732 : 推说明 02/26 12:10
79F：推 oncelove : 记者谭伟晟 02/26 12:36
80F：推 action526 : 专业给推 02/26 13:02
81F：推 jack990568 : 电磁炮XDDDD 02/26 13:16
82F：推 feverpt : 就决定是你了!皮卡丘! 02/26 13:24
83F：推 DRPL : 解说的真详细，充电系的。 长知识 02/26 13:39
84F：推 eric525498 : 推专业 02/26 14:00
85F：→ frank111 : 改成多点发射，摊提成一百个发射器分散四周 02/26 14:44
86F：→ frank111 : 每个点各自追踪手机发射讯号，手机端就能集中能量 02/26 14:45
有可能是一个解决方案. 只是在房间中布置一百个独立的天线阵列... bj4.
另外53dBm的规定是两端都要固定的点对点状况, 如果手机要能移动,
有可能会被FCC认定该用36dBm的规定. 这种状况下,
87F：嘘 nba00077 : 嘴 02/26 15:43
88F：推 Aka17142 : 好专业 02/26 15:43
89F：推 ferrinatice : 之前看他们的专利就快笑死。他们的顾问还是当年moto 02/26 16:27
90F：→ ferrinatice : rola发明手机的大老Orz 02/26 16:27
91F：推 erician : 你的公式套错了，当然结论也是错的 02/26 17:16
那请指教正确的公式以及计算过程.
92F：→ erician : EIRP的单位是dBW,你用19880W的值来说他超标百倍? 02/26 17:23
EIRP可以用dBW, dBm或W来表示都可以, 他们之间也可以互相转换.
如果你要用dBW, 那他需要的发射功率两万瓦, 可以表示成43 dBW.
5.8GHz ISM Band的固定点对点EIRP限制是53dBm=23dBw, 因此差了
20dB. 20dB就是100倍.
93F：→ erician : 他就只是一般Wifi使用的功率而已，想太多 02/26 17:25
802.11n/ac的频段, 能合法喂给天线的功率是1W.
他近距离能传输4W, 那喂给天线的肯定超过4W.
功率方面是超过WiFi的, 再况且功率透过超高指向性天线集中之後,
EIRP就能超标那麽多倍.
因此他跟WiFi比起来, 无论是功率(超过几倍), 还是电磁波强度(EIRP,
超过上百倍), 都有不少差异.
94F：→ erician : 他们的无线充电装置早就通过FCC认证好吗 02/26 17:31
接收端还是发射端? 如果是发射端, 能否提供FCC Identifier以正
版友们的视听?
95F：推 acsre : 好文 推 02/26 19:55
96F：→ alastorlion : 电波女4ni 02/26 20:08
97F：推 jackboy772 : 专业推 02/26 20:35
※ 编辑: john0312 (218.161.1.24), 02/26/2016 21:46:01
98F：推 doranako : iphone重新定法规，顺便把其他设备打爆 02/26 21:29
99F：推 b23053812 : 专业推 02/26 23:07
100F：推 frozenmoon : 推 02/26 23:50
101F：推 pareto : 好神ㄚ!!! 02/27 00:27
102F：→ MXZR : 已存档，Apple推出产品时这篇刚好拿来当签名档 02/27 00:52
103F：推 gagagu : 推 02/27 01:51
104F：推 morgan860320: 好文推 不过果粉会崩溃 02/27 11:25
105F：推 royalflare : 我对代公式的那一段不太清楚 我用您的计算公式来理 02/27 17:01
106F：→ royalflare : 解的话 02/27 17:01
107F：推 royalflare : 是一个点天线对外产生辐射(全方位) 所以才会到近两 02/27 17:04
EIRP的概念就是, 我们在电磁波最强的方向放一个侦测器,
然後再把原本的发射天线换成一个理想的Isotropic天线
(就是你说的全方位对外产生辐射的点天线), 需要多少能量
灌给这个天线才能让侦测器侦测到同样的电磁坡强度?
108F：→ royalflare : 万瓦 但前面有提到利用天线阵列来提升方向性 那实 02/27 17:04
109F：→ royalflare : 际上会有那麽大的功率吗？ 或是这其实跟EIRP的定义 02/27 17:04
实际上, 他不需要灌那麽多功率进去. 问题是一个装置会不
会被干扰跟往他那方向送的电磁波有关, 其他方向有没有送
电磁波无关. 因此我们才用一个等效喂给Isotropic天线的
功率来表示EIRP, 也就是发往一个方向的电磁波强度. 因为
那才是决定一个装置会不会被干扰的指标.
110F：→ royalflare : 有关？ 谢谢 02/27 17:04
111F：推 cat031147 : 裹粉都心都碎光了 别这样 02/27 21:07
※ 编辑: john0312 (218.161.1.24), 02/27/2016 23:28:05
112F：推 pirrysal : 好文推！ 03/03 04:14
113F：推 sam23697 : 专业 03/13 15:56
114F：推 xgrass : 可以请教您的公式来源吗 除以接收面积看不懂 03/19 14:43
115F：推 capitalofz : 没错 就是电磁炮 03/22 05:09