Qi是全球首個推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium,以下簡稱“聯(lián)盟”)推出的“無線充電”標準,具備便捷性和通用性兩大特征。首先,不同品牌的產品,只要有一個Qi的標識,都可以用Qi無線充電器充電。其次,它攻克了無線充電“通用性”的技術瓶頸,在不久的將來,手機、相機、電腦等產品都可以用Qi無線充電器充電,為無線充電的大規(guī)模應用提供可能。 [1]"Qi"這個圖標是漢語中“氣”的拼音(Qi),含義為是“在亞洲哲學中代表“炁”-一股無形的能量。Qi基于電磁感應原理進行輸電。感應耦合電能傳輸系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。這個系統(tǒng)由發(fā)射器線圈L1和接收器線圈L2組成,兩個線圈共同構成一個電磁耦合感應器。發(fā)射器線圈所攜帶的交流電生成磁場,并通過感應使接收器線圈產生電壓。這種電壓可用于為移動設備供電或為電池充電。電能傳輸效率取決于感應器之間的耦合(k)和它們的品質(Q)。(見優(yōu)值因數)耦合不僅與兩個感應器(z)之間的距離以及相對大小(D2 /D)有關,還與線圈的形狀和它們之間的角度有關。
Qi無線充電系統(tǒng)由基站和移動設備組成?;景粋€或多個發(fā)射器,發(fā)射器將提供用以接收的能量。移動設備包含一個接收器用來提供電能給負載(如電池),接收器還將為發(fā)射器提供信息。發(fā)射器內有能量轉換單元,將電能轉換為無線能源信號,接收器內的能量收集單元則將無線能源信號轉換為電能。接收器將根據需要將電能輸送至負載,發(fā)射器根據接收器的需要適配能量傳遞。
qi無線充電原理
Qi WPC標準定義了磁感應式無線電能傳輸系統(tǒng)中所有重要的參數,如發(fā)射器和接收器的設計、系統(tǒng)控制和通訊接口等方面。
發(fā)射器使用H橋和LC震蕩電路將DC電壓轉換AC電壓,當接收線圈被放置在發(fā)射線圈之上,根據電磁感應原理,在接收器線圈上可感生交流電壓,此交流電壓經接收器整流橋整流后,即可得到直流輸出電壓,再經由穩(wěn)壓調節(jié)(LDO/BUCK)后,即可用于驅動負載。
傳輸功率的調節(jié)通過ASK和FSK通訊完成。ASK是接收器向發(fā)射器發(fā)送信息的調制方式,FSK是發(fā)射器向接收器發(fā)送信息的調制方式。接收器通過對接收到的交流電進行調制的反向散射方法,持續(xù)不斷地將「控制誤差」、「接收到功率」等通訊包回送給發(fā)射器。發(fā)射器對這些反饋信號進行解調&譯碼并調整H橋驅動(調頻、調占空比、調相)之后,即可改變要供應給接收器的功率。
Qi是WPC推出的適用于便攜設備領域的無線充電標準,通過認證的產品可以使用Qi標志,不同品牌的產品,只要有Qi的標識,都可以實現Qi無線充電。
2023年發(fā)布的Qi 2.0標準最大特點是加入MPP(Magnetic Power Profile磁功率協(xié)議),也就是說,通過Qi 2.0認證的產品,就像iPhone與MagSafe充電器搭配一樣,一貼就能立刻充電。
同時與以前的 Qi 1.x標準相比,Qi 2.0讓無線充電效率更高、速度更快、兼容性更好,通過認證的產品可以使用新的Qi2 Logo。
更高效率:無線充電依賴于電磁線圈,充電器中的一個或多個感應線圈產生磁場并傳輸能量,手機或其他設備中的較小線圈會收集能量。線圈必須對齊,能量才能在它們之間傳遞。Qi2產品自帶的磁鐵可確保完美對齊,從而減少能量損失,提升效率。
更快速度:Qi 標準最初充電功率為5W,后續(xù)提升到7.5W、10W,而Qi 2.0標準將充電功率提升到15W。預計隨著WPC后續(xù)改進標準,充電速度還將會提升。
更兼容:任何 Qi2 充電器都可以為Qi2 產品充電,比如用戶只要購買一個Qi2充電器就能為 iPhone、Android手機或者其他通過Qi 2.0認證的產品充電。
需要特別說明的是,雖然包括小米、華為、OPPO、vivo等廠商都已經有多款50W無線充電手機及充電器,不過因為都使用私有協(xié)議,在給非同品牌設備無線充電時,充電功率只能按照Qi 1.x標準,最高只有10W。
Qi 2.0標準帶來的其他改進還包括自適應充電,以便充電器可以與產品通信以便調整實時充電功率,實現更好充電過程管理,更好的發(fā)熱管理和異物檢測來增強安全性。
磁吸充電功能要感謝蘋果
要談到Qi 2.0標準最大的貢獻者,絕對繞不開蘋果,最重要的原因是MPP就是基于蘋果 MagSafe 技術基礎的產物。
蘋果于2017年2月正式加入WPC,成為正式會員,當年9月,首次支持無線充電的蘋果手機iPhone 8系列發(fā)布,采用了Qi 1.2標準的無線充電協(xié)議,但并沒有磁吸功能。
什么是 Qi2?它與 Qi 無線充電相比有什么提升?
提及 Qi 無線充電,總繞不開 WPC,全稱 Wireless Power Consortium,中文名叫「無線充電聯(lián)盟」,它是全球首個推動無線充電技術比的標準化組織,并制定了無線充電技術的諸多標準。
目前我們常用的 Qi 無線充電協(xié)議,包括 Qi 1.2.4、Qi 1.3.3 等等,作為目前無線充電技術的通用標準,只要產品滿足參數要求并帶上 Qi 標識,基本大家都能支持 Qi 無線充電,并為支持 Qi 無線充電的設備充電。
Qi2 無線充電則是在 Qi 1.3 的基礎上,增加了 MPP 協(xié)議(物理層)和磁吸對準方式,并以全新的 360kHz 頻率范圍工作,增強了對異物檢測的功能。于是 Qi2 能夠在磁吸的高精度對準下,通過 MPP 和 EPP 模式實現 15W 的傳輸能力,甚至后續(xù)還能實現更高的傳輸功率。
所以 Qi2 相比 Qi 無線充電,正如大家所言的日常升級——無線充電功率更大,充電更快,并支持磁吸高精度對準,不用擔心對不準而充電不便。
蘋果 MagSafe 比 Qi2 要更好?
由于 Qi2 無線充電支持磁吸對準,這與蘋果 MagSafe 磁吸充電很像,很多小伙伴也因此為這兩個種協(xié)議誰更好而吵得不可開交。
這里 der 先說結果,目前這兩個充電協(xié)議都很好、很快,都能支持 15W 無線快充,所以就充電功率與磁吸來看,兩個是差不多,但 Qi2 無線充電支持 360kHz 頻率,而且未來可能會更快,有“戰(zhàn)未來”的潛力。
之所以他們兩個目前都一樣好,其實離不開蘋果的功勞。
在 WPC 聯(lián)盟的會員中,就有蘋果在里面,der 承認蘋果也確實大氣,在、將自己 MagSafe 的技術規(guī)范貢獻出來,于是 WPC 把現有的 BPP 和 EPP 協(xié)議進行進一步優(yōu)化,形成這個擁有更好的兼容性和更高的充電效率的新協(xié)議——MPP,也就是 Qi2 新支持的協(xié)議。
所以無論是磁吸方式還是快充功率方面,Qi2 無線充電也和蘋果的 MagSafe 比較相似,說白了其實就是“一家人”。
為什么無法激活 Qi2 無線快充?
基于無線充電的應用場景,目前很多廠商推出更多的是支持 Qi2 無線快充的車載充電產品,于是有很多小伙伴發(fā)現,自己在車內用上最新的 Qi 無線快充產品,但無法激活,這里 der 總結了兩個常見的原因。
首先第一個就是線纜問題,我們使用的充電線是否為 3A 規(guī)格的 CtoC 線,又或是更高規(guī)格的充電線,否則無法激活 Qi2 無線快充。
其次,der 留意到很多小伙伴的車型插口僅支持 5V1A,又或是用的車充并不支持快充,需要更換成支持 PD 快充的車充才能激活。
如果是 der 使用,目前用的倍思 100W 的充電線,估計會選同品牌的一套產品,像倍思 Qi2 車載無線充電器和車充,建議大家用同品牌的就好。一個原因是能夠避免車飾內部的觀感的割裂感,之前還想換成自帶伸縮線的車充,這樣會更美觀一點;另一個則是同品牌通常沒有那么多不兼容等情況,不用擔心不兼容而糟心,算是省心省力吧。
同理,如果是桌面使用,大家也可以看看是否充電器與充電線的問題。
最后,大家會喜歡蘋果“原裝”的 MagSafe 無線充電,還是“更有潛力”的 Qi2 無線充電呢?