2. 无线充电基础原理
无线充电并不是“隔空输电”这一件事，而是多种物理机制在不同距离、功率和场景下的工程化实现。理解这些机制的差异，是后续做效率测试与 EMC 优化的前提。本节围绕三条主流技术路线展开：电磁感应式、磁共振式和无线电波式，并补充说明它们在实际产品中的适用边界。
一、核心原理：三种能量耦合方式
电磁感应式是最成熟的方案。发射线圈通入高频交流电，产生交变磁场；接收线圈处于该磁场中，通过法拉第电磁感应定律产生感应电动势，再经整流、稳压后给电池充电。其本质是“紧耦合变压器”，气隙很小，通常 3～10 mm，工作频率在 100～205 kHz（Qi 标准）或 6.78 MHz（AirFuel 感应式）。
磁共振式利用发射端与接收端线圈在相同谐振频率下形成强耦合。当两个线圈的固有频率一致时，能量通过磁场共振高效传递，对距离和偏移的容忍度明显优于感应式，典型工作距离可达数厘米甚至更远，频率多选在 6.78 MHz 或 13.56 MHz。其代价是谐振网络设计复杂，对频率稳定度和品质因数要求高。
无线电波式则把电能转换为射频信号，通过天线发射，接收端用整流天线（Rectenna）捕获并转换为直流。常见频段包括 900 MHz、2.4 GHz、5.8 GHz。它适合极低功耗、远距离场景，但传输效率随距离平方衰减，且受法规发射功率限制，难以支撑大功率快充。
二、方法流程：从发射到接收的能量链路
无论哪种技术，能量链路都可以拆成四段：电源变换 → 发射耦合 → 空间传输 → 接收整流。以电磁感应式为例，典型链路如下：
市电/适配器 DC
↓ 逆变桥（半桥/全桥，100～205 kHz）
发射线圈 L1 + 谐振电容 C1
↓ 交变磁场（近场耦合）
接收线圈 L2 + 谐振电容 C2
↓ 高频整流（同步整流）
DC-DC 稳压 / 充电管理 IC
↓
电池
磁共振式在发射与接收两端都加入高品质因数谐振网络，使能量在特定频率上“共振放大”，因此对线圈间距和横向偏移不敏感。无线电波式则把逆变桥换成射频功放，把线圈换成天线，接收端用整流天线完成 RF-DC 转换。
三、对比清单：选型时看哪些参数
| 对比维度 | 电磁感应式 | 磁共振式 | 无线电波式 |
|---|---|---|---|
| 耦合类型 | 紧耦合、近场 | 谐振耦合、中距离 | 辐射远场 |
| 典型距离 | 3～10 mm | 数厘米～数十厘米 | 数米以上 |
| 端到端效率 | 70%～85% | 40%～70% | 通常低于 10% |
| 对齐要求 | 高，偏移即掉效率 | 中，容忍一定偏移 | 低，无需对准 |
| EMC 关注点 | 低频磁场辐射、谐波 | 谐振频点杂散、宽带噪声 | 射频带外发射、SAR |
| 典型标准 | Qi (WPC) | AirFuel Resonant | 无统一充电标准 |
| 适用场景 | 消费电子贴合充电 | 多设备桌面、工业 | IoT、RFID、传感器 |
四、案例与场景：为什么手机用感应式，IoT 用电波式
手机无线充电几乎全部采用电磁感应式，原因是手机内部空间有限、电池容量大，需要 10 W 以上的功率和 80% 左右的效率，而贴合式放置天然满足小气隙条件。电动牙刷、智能手表同理，它们甚至不需要精确对齐，因为线圈尺寸小、容差相对大。
磁共振式更适合“一个发射台给多个设备充电”的场景，例如桌面充电板同时给手机、耳机、键盘供电。此时设备位置不固定，感应式会因偏移导致效率骤降，而共振式可以在一定范围内维持耦合。工业 AGV、医疗植入设备也倾向磁共振，因为需要穿透一定厚度的非金属外壳。
无线电波式的典型代表是 RFID 标签和无源传感器。读卡器发射射频能量，标签通过整流天线获取微瓦级功率，驱动芯片完成身份回传。这类场景对效率不敏感，但对“无电池、免维护、远距离”有强需求。
五、常见误区与复盘
- 误区一：无线充电效率一定低于有线。在紧耦合、线圈对齐良好的条件下，感应式端到端效率可以做到 80% 以上，与有线充电的差距并没有想象中大；真正拉低效率的是偏移、异物和劣质线圈。
- 误区二：磁共振可以“隔空几米”给手机快充。磁共振的有效距离仍在数十厘米量级，且效率随距离快速下降，远距离大功率目前不具备工程可行性。
- 误区三：无线电波式没有 EMC 问题。恰恰相反，射频功放的带外杂散、谐波和天线失配会直接导致辐射发射超标，是 EMC 整改的重点对象。
- 误区四：只看效率不看频率。不同技术的频率差异巨大，测试时探头、带宽和限值都不同。用低频磁场探头去测 2.4 GHz 电波式，结果必然失真。