【使用教學】解決無線充電充太慢?怎麼用無線充電器缺點及原理!

Qi 標準/磁感應/磁共振

2021-11-06
By LINA 莉娜
不只是手機,連手錶、耳機都開始主打無線充電功能了!
無線充電真的有這麼方便嗎?就讓 LINA 帶你來看看!

不知道大家有沒有發生過跟 LINA 一樣的慘劇:某天晚上,手機一如往常放在桌上充電,結果站起來的時候不小心勾到充電線,然後就只能眼睜睜的看著心愛的手機在眼前直接起飛…從那之後,LINA 直接轉成無線充電的死忠粉。

今天就讓 LINA 簡單介紹無線充電的原理,以及影響充電的各種因素,帶大家看看什麼是無線充電!

 

無線充電的原理

無線充電技術主要分為2種:磁感應技術磁共振技術

 

▼ 磁感應技術(左)和磁共振技術(右)的示意圖

來源:Belkin

 

▉ 磁感應技術,最主流常見的充電方式

磁感應技術主要是利用電磁感應原理,當發射線圈(也就是無線充電器)感應到附近有相容的線圈時(手機、手錶等),發射線圈的電子就會開始在線圈中流動,進而產生磁場。而接收線圈(手機、手錶等)在感應到這個磁場後,線圈內的電子就會開始流動,其電流就是為裝置充電的電力。

 

磁感應技術的充電流程(以充電盤和手機為例):

充電盤感應到手機線圈→電子開始在充電盤的線圈中流動→產生磁場→手機線圈感應到磁場→手機線圈的電子開始流動→產生電流幫手機充電

 

  • 優勢:技術成本較低,近距離時充電效率較高
  • 劣勢:傳輸距離短(僅幾公釐),發射線圈需要精準對齊接收線圈

 

▉ 磁共振技術,限制較少的充電方式

為了能更簡單清楚的理解,大家不妨先想像一下「音叉」的用法。當有2個頻率相同的音叉放在桌上時,就算彼此沒有接觸,但是因為共振原理,其中一個音叉振動後、另一個音叉就會跟著振動。

磁共振技術也是同樣!先把發射線圈和接收線圈兩者調整至同樣(或特定)的頻率後,藉由通電讓發射線圈產生振動,接收線圈透過共振也開始振動,進而產生電流來為裝置充電。

 

磁共振技術的充電流程(以充電盤和手機為例):

將充電盤通電後→內部線圈開始振動→手機上的線圈開始共振→產生電流幫手機充電

 

  • 優勢:傳輸距離較遠(最多可至3公尺)
  • 劣勢:技術成本較高

 

補充:雖然磁共振技術不像磁感應技術那樣有著距離、擺放位置等限制,但因為其技術成本過高(主要是難在「如何長時間的維持發射/接收線圈保持在相同頻率),因此磁共振技術的普及度遠沒有磁感應技術廣。

 

無線充電的兩大聯盟、三個標準

根據維基百科上的資料,自 2015 年 PMA 標準和 A4WP 標準合併為「AirFuel 聯盟 」後,目前無線充電剩下兩大標準:「Qi 標準」和「AirFuel 聯盟」

 

▉ 1個聯盟、2個標準的 AirFuel 聯盟

有趣的是,雖然 AirFuel Inductive(即 PMA 標準)和 AirFuel Resonant(即 A4WP 標準)同屬於 AirFuel 聯盟,然而前者用的是磁感應技術、後者用的是磁共振技術,原理完全不一樣!無論是充電器或接收裝置,想要同時相容這2種技術可說是難上加難。

雖然 AirFuel 聯盟正試圖整合這2個技術、並推動無線充電統一標準,不過在目標還沒達成的現在,LINA 個人還是比較喜歡這樣看 AirFuel 聯盟:一個有著 AirFuel Inductive 和 AirFuel Resonant 這2種標準的聯盟。

 

▉ 最多產品支援的 Qi 標準

Qi 標準(發音「氣」)可以說是現在市面上支援度最廣泛的一個標準,包含蘋果、Samsung 和 Google 等手機,大部分支援的都是 Qi 標準。

另外,由於 Qi 標準和 AirFuel Inductive 使用的都是磁感應技術,不僅技術的相似程度較高、充電器或接收裝置要同時相容這2個標準也不難,因此目前支援 Qi 標準的充電器或智慧型裝置也幾乎同時支援 AirFuel Inductive。

 

▼ 支援「Qi 標準」的認證圖

來源:Wiki

 

無線充電的優缺比較

▉ 好處:既方便又安全

當手機沒電了,只要隨手放到充電盤上就行,不只不占空間,還省去了找線、插線的時間。更棒的是,無線充電完全不會有折斷線或是任何觸電的風險,安全到一個不行。

此外,因為大部分產品支援的都是 Qi 標準,只要買一個充電盤就可以給手機、手錶或耳機等多種裝置充電,完全不用像充電線那樣還要煩惱接頭到底是 USB-C 或是 Lightning 的問題~

 

優點:

  • 方便,只要放到充電盤就行
  • 安全(不會有充電線斷裂、或是觸電的危險)
  • 一個充電盤可以給多種裝置充電

 

▉ 壞處:限制太多,還可能過熱

然而,無線充電的缺點也十分明顯。除了十分講求擺放位置、受限於技術所以充電功率較低以外,最主要的問題是無線充電十分容易導致手機和充電盤過熱。雖然有線充電時也會發熱,但無線充電因為要求手機和充電盤互相貼著,不僅影響了充電盤/手機本身的散熱能力,還可能會有「熱上加熱」的情況。而長期過熱的話就會損害電池,想必這是大多數人最不願意看到的狀況。

不過,過熱對電池造成的損害通常過了2、3年之後才比較明顯,其實這時間也差不多可以換電池了啦~另外,現在不少廠商都有給手機/充電盤加上安全限制(像是手機如果充到特定電量、或是達到特定溫度就會限制充電功率)來避免過熱的問題,所以其實不用太過擔心喔。

 

缺點:

  • 擺放位置受限
  • 充電功率低,導致充電速度較慢
  • 手機易過熱
  • 無法邊使用手機邊充電

 

如何加快無線充電的充電速度

「手機放上充電盤之後、也看到手機跳出充電畫面,但結果過了半小時回來看手機只充了 5% 電?」

如果你也有發生跟上述一樣的情況,覺得無線充電總是充不快、或根本沒在充的人,那或許可以先檢查以下幾點:

  • 擺放位置
  • 充電功率
  • 手機和充電盤中間是否有東西

 

▉ 手機有沒有對準充電盤

第一步,也是最重要的,先檢查手機有沒有放好。發射線圈和接收線圈間就算只有 1、2mm 的偏移,都有可能會影響無線充電的效率,進而拉長了充電時間。

另外,很多人可能沒注意到的是,就算放下去時確定位置有擺好,手機也可能會因為「震動」(有來電、訊息通知等),導致位置跑掉!為了避免這種意外,建議大家在進行無線充電時記得先關掉手機震動,不然因為區區震動就害手機充不飽電也太虧了~

 

▉ 充電功率會以最低的那個為主

如果確定手機放對位置了,那再來檢查一下充電頭、充電盤和手機的功率,三者的瓦數若是不一樣的話,那實際充電時的瓦數將會以最低的那個為主。如果功率最低的是充電頭或充電盤的話,那建議要換一個功率比較大的;如果功率最低的那個是手機的話…除非換掉手機,不然就只能去習慣充電速度了。

 

▉ 中間有沒有東西擋著

可能有些人習慣套個厚手機殼來保護手機,或是因為方便就在手機和手機殼中間夾個悠遊卡、信用卡什麼的,這些通通都會影響充電效率!就跟位置偏掉一樣,發射線圈和接收線圈的間隔距離越遠、則充電的效率就會越差。因此,除非是有標榜「支援無線充電」的手機殼,不然在無線充電的時候最好是裸機上去充比較好。

 

▉ 補充:無線充電時要小心的材質

  • 金屬:金屬會擋住電磁波的傳遞,幾乎是從根本上廢掉了無線充電的功能。此外,金屬的導熱性極高,放在充電盤上還有可能加速手機過熱,增加對電池的傷害。
  • 磁條:若是在充電盤和手機間有信用卡、悠遊卡等含有磁條的物品,因為無線充電是以「電磁感應」在運作的,充電過程中很有可能會導致這些物品直接被消磁。

 

總結

目前對於無線充電的評價還很兩極,有的人覺得十分方便、回不去了;也有人覺得手機容易過熱、不能邊充邊滑很麻煩。不過,無線充電確實是一個趨勢,就算現階段還是以有線充電為主,但也不能不了解無線充電。畢竟看看近幾年出的手機就知道,幾乎沒有手機是不支援無線充電的。

 

 

首圖來源:Infineon Technologies

資料來源:WikiTech Evaluate

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