【知多啲。無線充電】拆解無線充電器與手機隔空「過電」原理 無線充電速度較有線遜色
【明報專訊】數手機配件中最常損耗的，充電線必入三甲，一般不是外皮破損線芯外露，就是接觸不良無法充電，幾乎每隔一段時間就要換新。近年流行的無線充電器擺脫了充電線束縛，與手機一拍即合後就能充電，非常方便。無線充電技術悄悄融入我們的生活，隨着科技進步，可容許更廣泛應用，例如未來交通工具。
磁場變化 轉換成交流電
現時的無線充電器，大多採用電磁感應技術。香港理工大學電力電子研究中心主任、電機工程學系教授鄭家偉解釋，無線充電依賴兩個金屬線圈，分別在無線充電器內安裝發射線圈，以及在手機背部加設接收線圈。當電流從充電座通過發射線圈，就會產生磁場；手機裏的接收線圈感應到磁場變化後，就會轉換成交流電，充入手機電池，實現無線充電。
SGS香港通用檢測認證有限公司電子電器部助理項目經理張星國表示，早在無線充電器面世之前，我們身邊已有不少應用同一原理的產品，如電磁爐、電動牙刷、家用無線電話等。舉例電磁爐內都有一個線圈，當有電力通過就會產生磁場，接觸到金屬煲後轉化為熱力。
Qi兼容≠Qi認證 未經標準測試
無線充電產品成新趨勢，現時主流的無線充電器會採用由無線電力聯盟（Wireless Power Consortium，簡稱WPC）制定的標準「Qi」（讀音：chee），為5至15W支援無線充電的小型個人電子裝置如手機、智能手表、耳機等做測試和認證，檢視產品的安全度、輸出功率、與其他獲認證產品的相容度等。通過測試的產品，包裝上會印上Qi標誌，以示獲得Qi認證（Qi-certified）。
不過仔細留意，除了「Qi認證」，市面上的產品還會寫有「Qi兼容」（Qi-compatible），即產品未經獨立實驗室的Qi標準測試，但聲稱支援Qi無線充電。張星國表示，「Qi並非一個強制認證，很多產品都未必有Qi標誌」。要得到Qi認證，需要先成為會員，繳交會費和產品測試費用。以新加入的應用會員（adopter member）為例，會費需1.5萬美元（約11.7萬港元），「但其實充電板售價不高，未必每個生產商都願意申請」。而且目前Qi只認證到最高15W的無線充電器，部分生產商或自行研發功率超出Qi標準的無線充電器，提供更高的充電效能。
標榜Qi兼容，是否代表完全符合Qi的要求？「產品聲稱兼容Qi，不代表兼容所有要求，可能只符合一部分」。因此安全起見，他建議消費者購買具Qi認證的產品，WPC網站（bit.ly/3NbzaB1）可查閱相關產品名單。
手機、充電器功率相配 加快充電速度
目前市面上的無線充電器普遍最高支援15W，但要發揮最佳的充電效能，還要靠不同裝置的配合。最基本，視乎手機最高可支援幾多功率，如果手機只支援到10W，即使無線充電器的輸出功率為15W，手機最多都只能輸入10W電力。需要使用與手機同樣功率的無線充電器，才能加快充電速度。
部分無線充電器只提供USB充電線，消費者需自行配備電源供應器（俗稱火牛），「火牛的火數需要與無線充電器一樣或者大過它」，張星國解釋，如果火牛最多只接受1A電流，而無線充電器支援2A電流，當火牛供應不到足夠的電流予無線充電器，或使充電時間增加，降低充電效率。
無線充電不及有線快
無線充電勝在夠方便，用家只需將手機隨手放在無線充電器時就能充電，毋須又拔又插，鄭家偉亦指，「充電線有個缺點，插插下會愈來愈鬆，接觸不良、老化（圓圖）」，每隔一段時間就要換線，無線充電器可解決這個問題。
不過論充電速度，無線卻較有線遜色。張星國指：「有線充電有很多快充（版本），支援功率比無線充電大，50W都有。」以現時常見的快充技術高通（Quick Charge）為例，鄭家偉指4+版本的最高輸出功率達27W，即使是最舊的版本QC1.0都有10W。相較之下，現時市面上大部分無線充電器的最高輸出功率為10W或15W，有線充電的支援功率較大，充電速度自然較快。
無線傳輸過程 部分能量流失
在電能轉換過程中，難免會有部分能量損失，而且「發射線圈產生電磁場後，電磁波在空氣中移動，不一定全部電磁場都能直接傳到接收線圈，需視乎線圈的耦合系數（coupling coefficient），耦合系數愈高，代表線圈間的能量傳輸做得愈好，如果系數是0.5，大約只能傳輸一半；即使是較高的0.8，亦有20%能量流失。有線充電則沒有這個問題，因為全部電流都直接流到接收端（手機電池），充電效率自然更高」。鄭家偉續指，針對無線充電器在電力傳輸過程中浪費能量的問題，近年生產商將充電器功率提升得愈來愈高，即使流走部分，仍有較高的充電速度。
說起無線充電，很多人都有一個憧憬——遠距離充電，毋須將手機放於充電平台上，只要身處特定範圍內，手機就能自動充電。鄭家偉指現在有很多團隊正研究怎樣遠距離充電，但以今日的技術暫時未能做到很高效率。現時Qi的一般充電距離大約幾毫米，「因為無線充電的原理，電磁波產生後會在空氣周圍走，很難集中，所以當線圈的距離愈遠，效能就會愈低」。有研究曾將距離拉長至1至2米，但充電效率低於30%。他直言既要在長距離下維持高輸出功率，又要確保人體暴露在電磁波下不會危害健康，並不容易。
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選購貼士：無線充電器磁石定位 一拍即合
【明報專訊】無線充電產品愈來愈多，從充電板、充電支架、外置充電器，甚至二合一、三合一的多功能充電器都有。檢查過手機是否支援無線充電，選擇相應功率的無線充電器之外，選購時還需留意以下幾點：
．異物保護功能
無線充電產品如果通過Qi認證，一般都有多個保護機制，如異物保護裝置、防止過熱功能等，確保安全。當中異物保護裝置能夠避免鑰匙、硬幣等金屬誤置於充電器後發熱，引致危險。當充電器偵測到異物，就會停止充電，並發出聲音或燈光提醒。如果購買Qi兼容產品，張星國提醒留意包裝或說明書有沒有提到此功能，有就會安心一點。
．多線圈對準設計
充電效率受手機的擺放位置影響，若偏離線圈中心，或需使用較長時間充電。市面上的無線充電器有「單線圈」或「多線圈」設計，後者使用2至3個線圈，避免用家因隨手放置電話而影響充電效能。除了多線圈設計，張星國亦建議，「購買充電板上有標示充電位置的產品，就能對準充電」，又或者選用充電支架、以磁石定位的充電器，讓手機與充電器一拍即合。
．多功能較耗電
隨着個人電子產品愈來愈多，除了手機，耳機和智能手表都需要充電，部分無線充電器可一次過為多件智能裝置充電。鄭家偉提醒，留意產品所標示的最大功率，是指全個充電器的功率總和，抑或分開計算。而且這類產品的耗電量較高，同一時間為多件裝置充電，或會減慢充電速度。
．拆除金屬指環
當使用無線充電器時，應先拆去過厚的手機保護殼或指環支架，尤其背面是金屬材質，可能觸發異物保護功能，甚至不小心使金屬過熱，引致危險。
小知識：未來交通 公路碼頭變巨型充電座
【明報專訊】無線充電技術應用廣泛，除了用於個人裝置以外，亦陸陸續續在電動車上應用，在業界掀起一場電力革命！
電動車運用無線充電技術，原理與手機充電相近，都是由發射線圈及接收線圈藉着磁場產生電力，但就需要更高功率，現由國際汽車工程學會（SAE）制定標準。在本港研發電動車多年的理大電機工程學系教授鄭家偉指，全球已有小量電動車採用無線充電，隨着無線充電技術的發展，相信會愈來愈多。
韓國早在2013年已有電動車採用相關技術，負責研發的韓國科學技術院（KAIST）將線圈埋在地下，每隔一段距離就鋪設一個。「車輛經過時就能邊行邊充電，未來的智慧城市或許毋須為充電而停車。」
如此一來方便之餘，還可節省空間。電動車的充電設備一般都較為龐大，如果將充電線圈設於地底，或在車庫或在停車場，車輛一駛上充電空間就能充電，慳位之餘，亦毋須擔心忘記充電，行駛到半途停下來。
碼頭鋪滿線圈 船隻泊近充電
此技術亦不限於陸地上的交通工具，船也適用！「電動船泊在濕氣重的地方，如果用充電線方式充電，插頭、充電線等可能有生鏽或電線短路的危險；而用無線充電的話，在碼頭鋪滿充電線圈，線圈及其他零件全部都以塑膠覆蓋，毋須外露，能抵抗潮濕環境，當船隻回到碼頭泊近線圈，充完電又可繼續航行。」
文：張淑媚
編輯：梁小玲
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