无线功率传输（WPT）及相关标准（包括Qi）

1. 无线功率传输原理

WPT的工作原理与电源变压器相似，但有一些区别，例如变压器有两个非常靠近的线圈，通常每个线圈都缠绕在铁氧体材料上以增加磁耦合，但在WPT的情况下，磁芯是露天。

实现 WPT 的基本要素有两个，发射器和接收器。 第一个是有一个发射器，它需要电路将 50 Hz 转换为最佳 WPT 频率以提高效率并减少对人体的影响，该频率低于 10 MHz。该发射器连接到产生变化磁场的线圈。

第二个元件是接收器，另一个线圈用于捕获磁场并在其端子之间产生 EMF，还需要一些电路来改变接收功率的频率。下图显示了基本元素：

2. 基础技术及概念

电感耦合 该技术用于小距离 WPT 并且仅基于两个线圈。用于移动充电和电动汽车充电，在电动汽车行业非常有效，因为汽车不需要停下来充电。

谐振电感耦合 用于小距离无线电力传输。通过使用包括电容器和电感器的谐振电路，WPT 可以通过更好的磁耦合来提高效率。尼古拉特斯拉在他的第一个实验中使用了这种方法。

微波功率传输 (MPT) 将交流转换为直流，然后将直流转换为通常为千兆赫兹的高频微波并传输到太空。接收设备称为 Rectenna，它接收微波并将其再次转换为直流。 激光功率传输 激光可以高度定向，因此功率损耗低，但它会通过大气衰减，这里的接收器很简单，就像太阳能电池一样。

3. Qi Charging，无线充电的开放标准

虽然一些承诺 WPT 的公司仍在努力交付产品，但 Qi（发音为“chee”）充电已标准化，并且设备目前可用。 成立于 2008 年的无线充电联盟(WPC) 制定了用于电池充电的 Qi 标准。该标准支持感应和谐振充电技术。

感应充电使能量在近距离在发射器和接收器线圈之间传递。电感系统要求线圈彼此靠近并对齐；通常设备与充电板直接接触。谐振充电不需要仔细对准，充电器可以检测到距离最远 45mm 的设备并为其充电；因此，谐振充电器可以嵌入家具中或安装在架子上。

（Qimini无线充电板上显示的Qi标志）

Qi 标志的存在意味着该设备已通过无线电力联盟注册和认证。

最初推出时，Qi 充电是低功率的，大约 5W。第一批使用 Qi 充电的智能手机于 2011 年推出。 2015 年，Qi 扩展到包括 15W，允许快速充电。

下图显示了 Qi 标准所涵盖的内容：

只有在Qi 注册数据库中列出的设备才能保证提供 Qi 兼容性。目前有超过7000种产品上市。重要的是要认识到带有 Qi 标志的产品已经过测试和认证；他们使用的磁场不会对手机或电子护照等敏感设备造成问题。已注册的设备保证可与所有已注册的充电器一起使用。

4. 无线电力传输的限制

磁场强度与发射器和接收器之间距离的立方成反比，因此远距离功率效率非常低。 人员安全是一个很大的限制，因为始终暴露在磁场中会对您的身体造成许多伤害。如果暴露在高功率磁场范围内，您可能会被解雇。 除非磁场精确地指向每个接收器，否则每个负载都需要过流保护作为限流器。由于无向场会在其范围内的每个设备中感应电流。 磁场会为其范围内的任何金属提供能量，从而对人类造成危害。 电站的一个主要问题是，在 WPT 的情况下，由于电站将充当发射器，因此负载控制将非常困难，因此任何接收器都能够接收电力，而减载和保护又不是那么容易。

5. 标准（可点击下载）

1. WPC Qi

）

2. IEC

3. IEEE

4. UL

5. ISO

6. BS/EN