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作者 john0312 (Chen John L)
標題 Re: [情報] 這才叫無線充電？ 新 iPhone 充電距離達
時間 Fri Feb 26 01:02:53 2016


本人鍵盤電力電子工程師, 來分享一些個人的看法.
文長, 底下有結論, 可以END.

仔細看看Engerous公司所提出的無線充電方案, 確實十分具有革命性
跟顛覆性, 然而, 問題依然很多.


// ======================== 無線充電種類介紹 ========================

首先, 無線充電可以分成兩種:
- 近場無線充電 (Near-field):
  就是近距離的那種. 這類技術其實就只是把一個變壓器分成兩半,
  一半放在充電器, 另一半放在手機, 最終等效成一個汽隙(Airgap)
  很大的變壓器. 也就是透過磁路(Magnetic Circuit)來連結兩邊.
  能量的傳遞原則上是不發射電磁波的.

- 遠場無線充電 (Far-field):
  這類型就是利用電磁波來傳遞能量. 電磁波會實際被發射出去,
  接收端再來接收這電磁波. 也就是, 理論上來說, 這種技術的
  接收端能夠從Wi-Fi訊號中擷取能量.


目前所有現行的無線充電技術都是近場的方式, 然而這次Engerous
公司所提出來的技術, 也就是謠傳蘋果要採用的技術, 卻是遠場的
技術.


// ================== Engerous的無線充電技術說明 ====================

如果要比較簡單的了解遠場無線充電的技術, 那我們可以用光來比喻.
遠場無線充電的充電器, 就好像一顆燈泡, 而手機就好像有一個
太陽能板一般. 燈泡發光照亮太陽能板, 太陽能板發電給手機充電.

問題是, 只有照到太陽能板的光是有效的, 其他都浪費掉, 所以說,
充電端必須要能夠做到像鐳射光一樣, 太陽能板到哪裡, 就把光集中
到哪裡.


今天Engerous做到的就是這個, 他們使用了一陣列(翻譯: 很多很多的)
的天線, 讓他的電磁波發射可以只往某一個方向發射. 還可以讓他發射
的方向跟著物體一起移動. 當然, 這種技術一直都存在, 只是沒有人把
他拿來做無線充電而已.


因此Engerous的技術基本上就是運用5GHz的ISM頻段(跟WiFi, 802.11n/ac
所使用的5GHz頻段一樣), 利用天線陣列發射集中跟高度方向性的
電磁波, 跟隨著追蹤著手機的方向, 來讓手機接收充電.

順便提一下Engerous官方所提出的充電數據:
0-5 ft (0-1.5m) 4W (等效於5V0.8A)
5-10 ft (1.5-3m) 2W (等效於5V0.4A)
10-15 ft (3-4.5m) 1W (等效於5V0.2A)

// =================== 為什麼這東西問題很大 =======================

首先, 把電磁坡集中起來最大的問題就是, 被集中的區塊電磁坡很強,
就好像同樣都是50W, 一個50W的LED燈沒什麼, 但是一個50W的雷射是
可以輕鬆的切開木板的.


所以, 要能夠在4.5公尺外蒐集到1W, 那個電磁坡強度會是非常強的.
這個強度是強到各國政府都不會允許的強. 各國在規範電磁波強度時,
用了一個叫做EIRP的數據, 這個數據就是抓電磁波最強的方向的電磁波
強度.


例如美國FCC在特殊點對點的狀況下, 允許5.8GHz ISM Band最高53 dBm
(約200W). 然而如果我們計算1W@4.5公尺這種狀況下的最低EIRP, 是
1W*4*pi*(4.5m)^2/(16cm*8cm)=19,880W (你沒看錯, 約兩萬瓦)
( 1W: 接收功率, 4*pi*(4.5m)^2: 4.5公尺半徑的球形面積,
  16cm*8cm: 手機接收面積 )
這已經超標了一百倍. 很明顯的, 別說健康什麼的, 法規這種最低限度
都無法通過. 這技術的可行性如何自然不用說.

順帶一題, 一般WiFi發射功率大約20~30dBm, 也就是一瓦以內, 所以
這東西大概比WiFi強了兩萬倍左右.

也許你會問, 如果法規放寬了呢? 法規之所以存在都是有原因的, 會
限制發射功率不只是健康的問題, 還有電磁干擾的問題. 我們一般的
電器, 上市前都需要自我檢測電磁相容, 確保不會被其他設備干擾.
問題是20kW(兩萬瓦)/73dBm這種發射功率, 根本跟電磁砲一樣, 一個
不小心可能就會把其他設備給打暴, 如果電磁波發射途徑中剛好有

5GHz的設備, 這種功率很有可能輕鬆的打暴該設備的RF Frontend.

再來, 這種指向性的天線陣列造價不斐, 還需要搭配大量的Power

Amplifier, 所以, 恐怕要量夠大, 才不會造成充電器比手機貴的景象.


充電速度就不說了, 4.5公尺外充電功率只有1W. iPhone 6 Plus從0%
充到滿(11.1Wh), 最少要11.1個小時(11.1Wh/1W=11.1h), 這還是假設
手機內部能量轉換效率100%的狀況下.



// ======================== 總結 ============================

1. 電磁波最少超標100倍. 比WiFi還強約上萬倍.
2. 就算法規放寬, 這東西根本電磁砲, 很容易就造成電磁干擾.
3. 成本高, 充電器價格加一個0還不夠.
4. 充電慢. 十小時.

綜合以上, 我認為, 這無線充電最多在實驗室玩玩, 或是拿來炒炒
股票, 目前還沒啥實用價值.

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※ 同主題文章:
[情報] 這才叫無線充電？ 新 iPhone 充電距離達
02-25 20:48 UltraPurple.
Re: [情報] 這才叫無線充電？ 新 iPhone 充電距離達
02-26 01:02 john0312.
推 oskarsson: 充電系 嗨1F 02/26 01:06
推 tom282f3: 推了 專業的2F 02/26 01:07
推 kci9kimo: 專業3F 02/26 01:09
推 qqppzzmm: 重新定義4F 02/26 01:12
推 edwar: 先有能充電動牙刷和刮鬍刀的便宜產品再來想手機5F 02/26 01:12
推 JuiFu617: 說不定蘋果有黑科技可以克服這些問題6F 02/26 01:12
→ DiChik: 超強，神打臉  ((咦7F 02/26 01:12
→ JuiFu617: oppo的15分鐘充滿電實用多了8F 02/26 01:13
推 op840906: 專業推9F 02/26 01:14
推 gohome0083: super vooc不知道什麼時候才會真的使用在產品上10F 02/26 01:14
推 j6might: 推專業11F 02/26 01:16
推 i9602283: 專業推12F 02/26 01:28
推 ghost610: 解說詳細13F 02/26 01:32
推 yihanderman: 你瓦力系？14F 02/26 01:33
推 appleabc: 看不懂 盲目推15F 02/26 01:34
推 DarenR: 噱頭16F 02/26 01:38
推 poi96300: 充電系4ni17F 02/26 01:41
推 exserta1994: 你皮卡丘?18F 02/26 01:43
推 LHeart4ever: 推專業的 坐等某人出來嗆有本事蘋果出了以後不要用19F 02/26 01:44
→ ctotw: 還有電磁干擾的問題...20F 02/26 01:45
推 LHeart4ever: >"othersHTC92: 等蘋果出了你們就不要用啊"21F 02/26 01:47
推 kimmj: 專業推22F 02/26 01:49
推 supermars: 大推"鍵盤電力電子工程師"的專業! 但...電磁"波"
不是蘇東坡的坡~嘻嘻!23F 02/26 01:52
我承認我中文不好... 囧rz
推 hyghmax1202: 有時候真的覺得 放這種消息的人 真的很不尊重專業…25F 02/26 01:57
推 ctotw: 不放出消息他們怎麼吸收資金？
他們就是「刻意」的炒炒股票啊！26F 02/26 01:58
推 GianniC: 其實這個問題很容易理解  反平方場衰退很可怕
明明電塔距離夠高夠遠衰退其實就沒啥問題
這個遠距離充電能夠實現功率要多大??28F 02/26 01:59
推 doom3: 買手機送電磁砲!! 買了! 這才是黑科技31F 02/26 02:01
推 m81216: 看不懂只好推惹32F 02/26 02:01
推 GianniC: 如果你不小心走到手機與充電器之間  收到多少能量萬一是小朋友跟寵物  耐受量可能更低
是不是要圍封鎖線防止誤入33F 02/26 02:03
推 weboau:36F 02/26 02:14
→ AIRWAY1021: 專業推，看來無限充電要考古特斯拉才有可能了37F 02/26 02:14
噓 mike0608: 一堆人在那邊反基地台 然後說這個好棒棒38F 02/26 02:23
推 via20: 沒那麼嚴重 http://goo.gl/Bf6dQk39F 02/26 02:25
杜克大學新研究，無線充電距離拉長到 12 倍 | T客邦 - 我只推薦好東西
[圖]
杜克大學開發出一種超材料，讓無線充電距離可拉長到 12 倍。無線充電是利用電磁感應原理，簡化一點說，就是充電板上有線圈，通電產生磁場，磁場在手機上的對應限圈中產生電流，幫手機充電，當線圈對應的很好的時候，傳輸電力的效率可達 80%。 ...

 
這文章中的這項技術算是延伸近場技術的範圍,
他依然是透過Magnetic Circuit來傳遞能量,
所以相較比較沒有電磁波的問題, 因為理論上來說他不
需要發射電磁波.
推 mike0608: 補推40F 02/26 02:28
推 bennybny: 蘋果就是潮阿！41F 02/26 02:44
推 ntustjc: 電磁砲偶喜翻 ^ω^42F 02/26 02:55
推 xelnaga: 上面惡意網址 一直跳app store43F 02/26 03:19
推 selfhu: 樓上，爽爽讀耶，沒你說的情形44F 02/26 03:52
推 zxnstu: 推專業45F 02/26 05:23
推 molsmopuim: 專業推，所以就是垃圾科技罷了?46F 02/26 06:11
推 lababear: 原來是電磁砲 我還以為是無線充電47F 02/26 06:24
推 SYUAN0301: 推                         美琴我der48F 02/26 07:27
推 user1120: 推49F 02/26 07:31
推 a5613452002: 專業 長見識50F 02/26 07:32
推 iorittn: 推51F 02/26 07:44
推 donkilling: 輕鬆弄懂推52F 02/26 07:57
推 jayppt: 我只看到家中能常備一個傲嬌電磁炮 可惡想買53F 02/26 07:59
推 SEEDA: 原來是雷射砲啊  我還以為是充電器呢 還不買一個
*電磁砲54F 02/26 08:18
推 bullfrogseed: 推專業56F 02/26 08:20
推 aq981334: 沒看到Qi1.2都出來了嗎，而且是磁共振技術，也可以達到遠距離充電57F 02/26 08:28
Qi1.2算是加強現有的近場技術, 他透過更佳的控制方式
來相容更大範圍的變壓器參數. (Z-height增加會造成
變壓器的等效基質感降低).
達到更長的充電距離.

推 spfy: 買手機送超電磁炮? 完全沒問題 什麼時候上市59F 02/26 08:35
推 alvistan: 這個專業%%%60F 02/26 09:05
推 fiiox3: 拿來當武器,往別人家打0.061F 02/26 09:06
推 shaoweichen: 趕快推，不然以為我看不懂62F 02/26 09:08
推 giveUstars: 拿去掃別人家窗子說不定幹爆一堆電器 xd63F 02/26 09:11
推 BIGETC: apple重新定義軍火業64F 02/26 09:18
推 tony40290: 專業推!65F 02/26 09:35
→ shelizi: apple出的就是潮 果迷哪管那麼多66F 02/26 09:37
推 onezillion: 5GHz的 EMP cannon, 超潮der67F 02/26 09:43
推 fggdog: 人手一台電磁砲好潮喔喔喔68F 02/26 09:47
推 s7875760078: 充電系肯定是你了69F 02/26 09:53
推 yeardoss: igun 殺人於無形 快給我來100支70F 02/26 09:53
推 yllorb: 結果出了一個4.4公尺的無線充電板，結案71F 02/26 09:57
推 baker31: 推72F 02/26 09:58
推 terrylove12: via20的連結基本上還是屬於近場充電吧73F 02/26 10:17
推 eric830204: 推個74F 02/26 10:20
推 DORAQMON: 你有蘋果工程師厲害嗎75F 02/26 10:23
蘋果至今不曾承認或否認他跟Energous的關係, 有在說
下一代的iPhone會帶有多麼顛覆性的無線充電的只有媒體在
炒而已.

推 kemco: 打太大力了，果彌頭都掉了76F 02/26 10:47
推 sho1850t: 果迷褲子都脫了 你現在跟他們說這個?77F 02/26 11:29
推 james732: 推說明78F 02/26 12:10
推 oncelove: 記者譚偉晟79F 02/26 12:36
推 action526: 專業給推80F 02/26 13:02
推 jack990568: 電磁砲XDDDD81F 02/26 13:16
推 feverpt: 就決定是你了!皮卡丘!82F 02/26 13:24
推 DRPL: 解說的真詳細，充電系的。  長知識83F 02/26 13:39
推 eric525498: 推專業84F 02/26 14:00
→ frank111: 改成多點發射，攤提成一百個發射器分散四周
每個點各自追蹤手機發射訊號，手機端就能集中能量85F 02/26 14:44
有可能是一個解決方案. 只是在房間中佈置一百個獨立的天線陣列... bj4.
另外53dBm的規定是兩端都要固定的點對點狀況, 如果手機要能移動,
有可能會被FCC認定該用36dBm的規定. 這種狀況下,

噓 nba00077: 嘴87F 02/26 15:43
推 Aka17142: 好專業88F 02/26 15:43
推 ferrinatice: 之前看他們的專利就快笑死。他們的顧問還是當年motorola發明手機的大老Orz89F 02/26 16:27
推 erician: 你的公式套錯了，當然結論也是錯的91F 02/26 17:16
那請指教正確的公式以及計算過程.
→ erician: EIRP的單位是dBW,你用19880W的值來說他超標百倍?92F 02/26 17:23
EIRP可以用dBW, dBm或W來表示都可以, 他們之間也可以互相轉換.
如果你要用dBW, 那他需要的發射功率兩萬瓦, 可以表示成43 dBW.
5.8GHz ISM Band的固定點對點EIRP限制是53dBm=23dBw, 因此差了
20dB. 20dB就是100倍.
→ erician: 他就只是一般Wifi使用的功率而已，想太多93F 02/26 17:25
802.11n/ac的頻段, 能合法餵給天線的功率是1W.
他近距離能傳輸4W, 那餵給天線的肯定超過4W.
功率方面是超過WiFi的, 再況且功率透過超高指向性天線集中之後,
EIRP就能超標那麼多倍.
因此他跟WiFi比起來, 無論是功率(超過幾倍), 還是電磁波強度(EIRP,
超過上百倍), 都有不少差異.
→ erician: 他們的無線充電裝置早就通過FCC認證好嗎94F 02/26 17:31
接收端還是發射端? 如果是發射端, 能否提供FCC Identifier以正
版友們的視聽?
推 acsre: 好文 推95F 02/26 19:55
→ alastorlion: 電波女4ni96F 02/26 20:08
推 jackboy772: 專業推97F 02/26 20:35
※ 編輯: john0312 (218.161.1.24), 02/26/2016 21:46:01
推 doranako: iphone重新定法規，順便把其他設備打爆98F 02/26 21:29
推 b23053812: 專業推99F 02/26 23:07
推 frozenmoon: 推100F 02/26 23:50
推 pareto: 好神ㄚ!!!101F 02/27 00:27
→ MXZR: 已存檔，Apple推出產品時這篇剛好拿來當簽名檔102F 02/27 00:52
推 gagagu: 推103F 02/27 01:51
推 morgan860320: 好文推 不過果粉會崩潰104F 02/27 11:25
推 royalflare: 我對代公式的那一段不太清楚 我用您的計算公式來理解的話
是一個點天線對外產生輻射(全方位) 所以才會到近兩萬瓦 但前面有提到利用天線陣列來提升方向性 那實際上會有那麼大的功率嗎？ 或是這其實跟EIRP的定義有關？ 謝謝105F 02/27 17:01
推 cat031147: 裹粉都心都碎光了 別這樣111F 02/27 21:07

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