跟着便携式媒体播放器、智能手机和平板电脑等电池供电的消费类电子设备的不断遍及，导致家里处处充满着很多不同的充电器和成捆的电线。以无线办法给设备充电的概念即没有任何直连线的衔接现已推出一段时间了，现在正敏捷提起人们的爱好，使之愈加灵敏和愈加有用。不过现在有哪些不同的技能、工程师需求敷衍的规划应战又有哪些呢？
因为无需运用充电线缆，给消费设备进行无线充电有许多吸引人的当地。或许应该说得更明白点，无线充电的意图是经过不同于有线或衔接器等的立异办法供给给设备电池充电的新途径。
无线充电办法在比方电动牙刷等许多消费设备中现已十分盛行，其间最首要的一种办法是依据麦克斯韦规律的感应办法，即来自某个线圈的磁场改变会在别的一个与之耦合的线圈中发生电流。尽管运用磁场的感应办法适宜相似上述这样的许多小设备，但在平板电脑和智能手机等愈加现代的消费电子设备中运用这种办法面临着许多工程规划应战。
跟着馈送给电池的功率的添加，相对功率或摆放耦合线圈的灵敏性要求也会进步。这种感应办法的首要考虑要素是怎么操控发生或“发送”能量并运用感应磁场传送给“接纳”设备的信号所发生的电磁搅扰（EMI）。接纳设备随后将磁场能量转换为电能再给电池充电。Wi-Fi、蓝牙、近场通讯（NFC）、蜂窝体系和调频播送是很多无线语音和数据衔接办法中的一些比方，它们或许都会遭到这种电磁场的搅扰。
当然，别的一个考虑要素是使功率传输功率尽或许高，即便在更高功率电平缓更宽摆放误差等应战束缚条件下。在曩昔几年中，业界关于怎么完成感应充电技能提出了许多新的主意，但躲避EMI影响的开展不像希望的那样顺畅，因为到达EMI兼容需求支付艰巨的尽力。
最近这方面的应战得到了进一步开展，这得感谢无线充电联盟（WPC）的不懈尽力。WPC是美国消费电子（CEA）安排的一项行动计划，意图是鼓动进一步研讨开发，使无线充电愈加有目共睹，然后得到更大消费集体的喜爱。
感应办法的别的一个众所周知的束缚条件是需求准确地配对充电器和被充设备，这能够用电动牙刷比方来很好地描绘。充电器基板上有一个小塔，从放置待充电牙刷的基板上升出来。运用这种办法能够使两个线圈完美匹配，以保证磁能的传输。任何略微的不对齐都会彻底丢掉功率传输才能。在运用比方智能手机或平板电脑等要求稍大功率电平的其它设备时，这种运用办法明显很不便利。最终，存在怎么处理电热丢失的问题。充电器功率越高，热量丢失越大。这对温度高度灵敏的锂离子电池来说更是个问题，很或许会在今日外形高度紧凑的消费电子规划中发生元件应力。
运用电容架构是能够替代磁场无线充电的别的一种无线充电办法，这种办法的原理相似于电场的麦克斯韦规律。这种概念现已被村田公司选用，并被广泛引进新的规划。该公司的做法是运用准静电电场并经过电容传输能量，这种电容则是由归于物理上分隔的器材的两个电极组成。将这两个器材互相挨近就能构成一个电容阵列，并用来传输能量。图1a显现了这种办法的基本原理。
图1a：无线功率传输中发送器－接纳器对原理。
图1b：图1a所示发送器－接纳器对的等效电路。
运用两组电极或极板就能够经过静电感应完成能量的传输。充电器或“发送器”和便携式设备或“接纳器”用来有用地在组成电容的适宜尺度金属外表间完成纵向的准静电耦合。其间驱动电极或自动电极要比别的一个电极小，上面施加的电压较高，别的一个电极则是被迫电极，尺度较长，上面的电压较低。当然正常情况下，电容传输的能量是很小的，这与电极面积小有很大的联系。因而，为了满意给消费设备充电所需的功率水平（例如从5W至25W），需求添加电极尺度和耦合的电压值，详细取决于实践的装备。
图2a显现了选用电容传输能量的充电器办法比方框图，其间运用的接纳器和发送器模块是村田公司最近开宣布的新产品。这种模块化办法答应工程师集中精力开发耦合区的电极规划，然后有助于快速开宣布无线充电功用。经过静电办法传输的能量巨细直接正比于所运用的频率。因而用更高的频率驱动电极对能够使规划处理更高的功率。但是，各个国家对所运用的频率和电场强度都有约束规则。实践上这种装备能够构成一种十分有用的天线结构，因而EMI要素通常会约束规划的灵敏性。为了完成耦合电极之间的无线收发、一起尽量减小对外的辐射量，需求进行正确地规划。因而需求进一步了解和确认正确的电极尺度、它们的规划、作业电压、功率值、最佳作业频率和总的尺度束缚条件。一般情况下，抱负的频率范围在200kHz至1MHz之间，有用耦合区的电压值在800V至1.52kV之间。
图2a：电容传输充电器框图。
图2b标明，关于一个满意EMI兼容要求的10W充电器来说，发送至接纳电容耦合进程中存在电压步升和步降现象。选用模块化架构的规划概念答应设备制造商将模块用作黑盒子，然后便利发送器和接纳器的集成。发送器规划掩盖到电源的链路、无线能量传输的操控以及依据方位灵敏性方针对任何外形的自动耦合电极的操控。在接纳器侧，电池接口决议了规划怎么从自动耦合电极区域经过下变频模块正确地接纳功率。因为便携式设备中运用的电池品种十分广泛，所以电路接口的规范化规划代表着向十分便利的规划迈出了一大步，一起也要考虑到更具应战性的概念，比方更快的充电速度。首要得益于欧盟委员会继续施加的压力，微型USB 5V充电接口正在成为欧洲一切移动手机的规范。
图2b：电压步升和步降是10W充电器中发送至接纳电容耦合进程的一部分。
与感应办法比较，运用准静电传输的要害优势之一是，待充设备在充电基座（或充电托盘）上的方位要求不是那么严厉。经过x-y（外表）方向的精心规划，当接纳器远离发送源时，仍能坚持高功率且曲线相对平整的能量传输，对任何规划（即便是有线充电器）来说功率典型值为80%左右，因而具有十分高的方位容差功用，而z（高度）仍然是最具应战性的规划参数。
别的，运用扁平方形或矩形的桌面托盘或挨近笔直的接续架子答应以任何方向摆放充电设备，不一定需求很准确。此外，因为首要的自动接纳电极能够由简略的薄铜箔建立（这种铜箔的厚度在几个微米数量级，嵌入在塑料掩盖材猜中），因而将它集成进消费设备要比集成功率感应器简略得多。
如前所述，挨近电池的热量传递对感应办法来说是一个严峻的问题。但是，作为电容耦合装备中能量载体的电场不会有任何较大的电流。因为没有这种直流活动，因而耦合区不存在发热问题：一切阻性损耗集成在模块或驱动器电路中，耦合区一点都没有。因而设备制造商在将微型模块集成进设备中时具有更大的规划灵敏性，一起在耦合规划、功率电平缓想要到达的定位容差方面具有很大的规划自由度。
考虑到上述一切这些应战要素，电容耦合式无线能量传输能够完成更高的功率传输、更大的定位灵敏性，还能满意EMC共同性要求，一起能够向制造商供给更大的规划灵敏性。总的来说，%&&&&&%耦合式无线能量传输将极大地鼓动制造商集成以无线办法给便携式设备充电的功用。
