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标题: [行业交流] 深度剖析无线充电器原理和安全问题
无线充电器2016
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发表于 2017-9-4 12:12  资料  个人空间  个人短信  加为好友  只看该作者
深度剖析无线充电器原理和安全问题

随着三星S6的上市,无线充电产品逐渐进入公众的视野,很多人最为困扰的的问题就是关于无线充电的安全性,笔者就无线充电产品安全性的问题作了调研,希望能解释大家的困扰。
说到无线充电安全性的问题还是要对无线充电的标准做个简要的说明:现在主流的无线充电标准主要由三种:
1、QI标准,
QI标准由无线充电联盟(简称WPC)发起,目前市场在使用的标准为QI1.1,目前在市场流通的内置无线充电的主流手机有三星S6,谷歌系列手机与平板,LG手机,诺基亚手机,
非主流的机型有约50种,2014年的内置手机出货量约5000万台;
2、PMA标准,PMA标准由PMA联盟发起,目前主流支持的手机为三星S6,另外在部分国外的星巴克有作安装推广,目前市场运行的标准为PMA1.1;
3、A4WP标准,A4PW标准由无线充电联盟(和QI的无线充电联盟同名不同家)发起,目前未有主流手机应用。
2014年PMA与A4WP合并。

我们把现有标准做分类,分为两种:
1、电磁感应式
2、磁共振式

目前在市场应用的无线充电手机都是电磁感应式,QI1.1和PMA1.1都是电磁感应式,两者的规格极其近似,以下以QI1.1为例作介绍,QI1.1的主要规格为:
1、功率5W(电压*电流比如说5V*1A)
2、充电线圈距离7毫米,减掉发射器和接受手机的外壳约为5毫米
3、效率在60%-75%之间
4、单向通讯,就是发射端听从接收手机的命令。
我们根据上述标准就事关安全的几个问题做解释:

1、
发热问题:充电就会发热,无论是有线还是无线,无线充电的发热除了原有有线充电的发热还增加了无线充电发热,所以理论上相同功率充电,无线充电一定比有线发热多,由于内置无线充电的手机做了更好的无线充电方面的散热处理,所以没有特别多的区别,无线充电的效率在60%-75% ,损耗的效率哪里去了?答案是这30%左右的效率损耗主要在无线充电发射器端,无线充电电路损耗约为20%,80%左右的能量被无线充电线圈接收,无线充电线圈接收的能量自身电路损耗约8%,电池充电损耗约5%。现在我们计算一下热量无线充电发射器,大约承受了5W*0.2的热量,1W的热量在散热良好的条件下只会让发射器上表面温度升高5度-10度,不会引起高温安全问题,但是值得注意的无线充电器内部的个别元器件会有更高的温度,主要是用来整流的电容和MOSFET,设计和用料良好无线充电发射器,在功率5W的条件下,电子原件的温度不会超过50度,但是市场有非常多的劣质产品,在3W(5V*600MA)的条件下,个别电子元件的温度就会超过70度,由于通常做劣质产品的人都会限制发射频率以达到控制功率的效果,所以比较少会发热到烧糊外壳或者起火的,但是通过限制发射频率理论上在无线充电接收端差异的情况下不能完全限制功率,所以有较大的发热安全隐患。QI关于温度安全的定义为60度,并且会通过效率检测控制产品发热,所以通过QI认证的产品能确保发热不存在问题。无线充电接受端同样分成两种,内置无线充电的手机由于是大厂做的,发热问题无需担心,使用了好的无线充电发射器就不会有很多的发热,而且手机内部设置了温度保护。另外一种无线充电接收器的方式是手机没有内
置无线充电,通过外加配件的方式实现无线充电功能,市场上绝大部分无线充电接受器局部最高温度都在50度以内,一般会用改变
D+/D—的方式限制输出电流在500-1000MA之间,所以基本安全,但是大部分厂家会省去温度保护,这个比较不让人
放心。还有极个别非常不专业的厂商会设置错误的D+/D—(短接D+/D—的方式),自身产品的散热也未做处理,安全隐患非常大。

2、
电磁辐射问题:有电就有电磁辐射,涉及无线的产品电磁辐射更大,目前的无线充电产品是否会有电磁辐射安全问题?笔者的结论是20厘米外长时间使用是安全的。1、目前的QI标准的频率在175KHZ以下,属于频率比较低的,低频电磁辐射的特点是距离衰减非常大,5W的功率,80%
被手机接收器接收,除了本身电路损耗外,大约0.3W的功率会损耗到空气中,距离10厘米基本就没啥影响了,20厘米外更放心

1、由于无线充电发射器和无线充电接受器线圈下面都会有隔磁片(铁氧体),磁场主要在两个隔磁片之间,散发出去的比较少,更加保证了无线充电的低辐射,大部分市场流通的产品会使用质量还算过得去的隔磁片,极个别会使用便宜的吸波材(通常用于磁卡)这样会丧失
30%左右的隔磁效果

2、电磁辐射会对手机本身产生不良的影响吗?无线充电的频率在175K-105K,本身不会干扰手机的高频通讯,也不会影响手机音频,但是部分
的漏磁会影响手机内部的电子原件的寿命,包括显示屏,由于无线充电手机本身的隔磁做得非常好,这个漏磁对手机的影响可以忽略,可是不排除个别发射器使用非标准的线圈及隔磁片从而严重影响手机寿命。

3、 触电风险:无线充电本身确实排除了充电过程的触电风险,有线充电引起触电本身是几率极小的事情,由于使用了质量极差的充电器,在使用时市电(
110-220V)整流为直流时发生内部短路从而引起触电,无线充电由于手机本身和无线充电发射器没有高压感应、电流小、不直接接触,即使无线充电器本身连接的电源发生短路也无法祸及
手机。

综合以上论述,建议大家使用通过
QI认证的无线充电发射器和接收器,这样能保证无线充电的各项安全指标,当然并非所有的未通过
QI认证的产品就不好,只是很难有个可以让普通消费者看得明白其他判别标准,
QI的授权厂商在QI的网站上可以查到,大家可以收缩WPC官网查看。由于QI会员年费10万人民币,单个产品测试3万人民币,所以通过QI认证的产品一般会比未通过认证的产品贵一倍以上。如果不愿意花高价也可以买一些低价的产品来试,充电快,不发热就留下,不行就退货。另外最好使用时不要长时间距离过近,产品不要放在易燃物上方使用就行。

后续的无线充电技术发展方向为充电距离更远,范围更大,功率更大,支持一对多充电。

从2015年无线充电的两大协议A4WP(已与PMA合并)、QI都会使用更新的无线充电协议,由于目前实际的产品并未上市,我们只有等以后再为大家讲解,关于新标准的无线充电产品安全性问题。


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