關(guān)于 iPhone 8 無線充電和它是怎樣實(shí)現(xiàn)的， 看這一篇就夠了

　　iPhone 8 的預(yù)熱早早就開始了。最新的一則消息是蘋果加入無線充電標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟 WPC。對(duì)沉寂已久的無線充電行業(yè)來說，這不啻于一劑強(qiáng)心針。

　　早在《爆料：亮瞎眼的 iPhone 8 測(cè)試機(jī)》一文爆出 iPhone 8 無線充電技術(shù)細(xì)節(jié)的四天前，郝鵬就發(fā)現(xiàn)了蘋果新品將用無線充電的蛛絲馬跡。

　　“2 月 11 日晚上，我在登陸官網(wǎng)查詢的時(shí)候，蘋果的名字赫然在列。”郝鵬博士是楚山電子創(chuàng)始人和 CEO，同時(shí)也是 WPC 成員，公司近期剛獲得天使+輪投資。他當(dāng)晚的朋友圈截圖也被圈內(nèi)外的朋友大規(guī)模轉(zhuǎn)發(fā)。蘋果是消費(fèi)電子行業(yè)當(dāng)之無愧的巨無霸，它的引導(dǎo)作用毋庸置疑。

　　回溯歷史你會(huì)發(fā)現(xiàn)，蘋果向來在新技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)上激進(jìn)超前，近有 MacBook 強(qiáng)行吃下 USB-C，遠(yuǎn)有摒棄軟盤、光驅(qū)和機(jī)械硬盤。與此同時(shí)，很多技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的流行普及也仰賴于蘋果的推廣。無線充電行業(yè)近幾日的興奮就不難理解了。當(dāng)然，蘋果也不是萬金油。這就是另一個(gè)話題了。

　　在這一簡(jiǎn)單的事件背后，其實(shí)還有不少值得推敲的技術(shù)細(xì)節(jié)，比如在主流的兩大無線充電聯(lián)盟中，蘋果為什么選擇 WPC，以及 iPhone 8 到底會(huì)使用哪一種無線充電標(biāo)準(zhǔn)；更關(guān)鍵的是，蘋果能在多大程度上改善無線充電的使用體驗(yàn)，而不致顯得雞肋。這些疑問都將會(huì)在下文中得到解答。

　　磁感應(yīng)，還是磁共振

　　先來解釋下磁感應(yīng)和磁共振的基礎(chǔ)知識(shí)。兩者應(yīng)用的都是電磁感應(yīng)原理。

　　法拉第鐵圈實(shí)驗(yàn)示意圖：左邊線圈磁通量的改變，會(huì)在右邊線圈感應(yīng)出電流。

　　電磁感應(yīng)是發(fā)電機(jī)、變壓器等多數(shù)電力設(shè)備操作的基礎(chǔ)。它的發(fā)現(xiàn)人是邁克爾·法拉第（對(duì)，賈躍亭“造車”公司的名稱就來源于此）。下面是維基百科的解釋：

　　電磁感應(yīng)（Electromagnetic induction），是指放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)電子

　　說得簡(jiǎn)單一點(diǎn)：左邊線圈磁通量的改變，會(huì)在右邊線圈感應(yīng)出電流。把左右兩邊線圈拍扁壓平，接收線圈放在手機(jī)背面，發(fā)射線圈連接電源，你就得到了一個(gè)原始的無線充電裝置。第一代的磁感應(yīng)無線充電器便是這么來的。

　　缺陷是因?yàn)槿鄙倭舜判圆牧系氖`，發(fā)射線圈的部分磁通就不會(huì)經(jīng)過接收線圈，術(shù)語(yǔ)叫耦合度低。所以需要手機(jī)和無線充電器對(duì)齊貼緊。否則會(huì)遇到手機(jī)明明放在充電器上了，一覺醒來沒有充進(jìn)電的尷尬。

　　磁共振無線充電器則是用諧振器件（電感和電容）使發(fā)射端和接收端達(dá)到特定頻率，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)共振，進(jìn)而闡述能量，優(yōu)點(diǎn)是傳輸效率高。關(guān)于傳輸效率這一點(diǎn)可以參照共振現(xiàn)象來理解：軍隊(duì)步伐整齊通過橋梁，橋塌了。

　　此外，磁共振技術(shù)還具有傳輸功率高的特點(diǎn)，商用領(lǐng)域可以達(dá)到 1000W 以上，而且方便做到一對(duì)多同時(shí)充電。缺點(diǎn)是成本較高，目前大眾熟知的是 Airfuel 旗下的 6.78MHz 磁共振技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。6.78MHz 也成了WPC 和 Airfuel 之間的關(guān)鍵差異，具體下文闡述。

　　6.78MHz 的原罪

　　說起磁感應(yīng)和磁共振兩種無線充電方式，不少人傾向于把 WPC（Wireless Power Consortium）與 Airfuel 對(duì)立。其實(shí)不然，兩者均有磁感應(yīng)和磁共振協(xié)議。Airfuel 由 A4WP、PMA 合并而來。合并之前 A4WP 的主導(dǎo)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是磁共振，而 PMA 使用的則是磁感應(yīng)，兩者合并之后 Airfuel 把磁共振當(dāng)成了包裝的重點(diǎn)。

　　WPC 是目前最大的無線充電聯(lián)盟，會(huì)員數(shù)量超過 200 家，其中有諾基亞、HTC、LG、索尼、三星、高通還有新近加入的蘋果。它在 2010 年制定公布的 Qi 規(guī)范是目前應(yīng)用范圍最廣的無線充電標(biāo)準(zhǔn)，支持的產(chǎn)品超過 1300 余種。前文提到的楚山電子亦是 WPC 成員。

　　原 A4WP 的成員則有高通、三星、Duracell Powermat 和英特爾等；PMA 則得到了星巴克、Google 和 AT&T 的支持。需要特別說明的是，“買基帶送芯片”的高通在三個(gè)聯(lián)盟中都有參與，它既是 A4WP 創(chuàng)始會(huì)員，也是 WPC 董事會(huì)成員和 PMA 資深領(lǐng)導(dǎo)會(huì)員。三星是另一個(gè)騎墻派。2014 年 A4WP 和 PMA 合并之后，它在 Airfuel 和 WPC 中均有參與。

　　早前大部分的 Qi 產(chǎn)品都是磁感應(yīng)式。而在在最新的 Qi 1.2 標(biāo)準(zhǔn)除了加入對(duì)多裝置充電的支持，也納入了磁共振技術(shù)，充電功率增加到 2000W。郝鵬告訴 PingWest 品玩（微信號(hào)：wepingwest），Q1.2.2 規(guī)范中，涉及的磁感應(yīng)頻率在 87～205KHz?！侗希毫料寡鄣?iPhone 8 測(cè)試機(jī)》一文中提到 iPhone 8 測(cè)試機(jī)的磁性材料頻率大概為 300KHz，稍高于 Q1.2.2 中的規(guī)范。

　　鑒于該規(guī)范中對(duì)磁共振頻率并沒有明確規(guī)定。所以不排除蘋果 iPhone 8 會(huì)使用磁共振技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線充電?！皹O有可能?！痹?WPC 框架下做 KHz 級(jí)磁共振無線充電解決方案的郝鵬對(duì)于這點(diǎn)信心頗足。以蘋果對(duì)用戶體驗(yàn)的苛刻，它很難容忍對(duì)不齊無法充電這件事的。在私下溝通時(shí)，WPC 主席告訴郝鵬，Qi 1.2 之所以加入磁共振技術(shù)支持，原因有兩個(gè)，一是給低功率的產(chǎn)品提供更大的空間自由度，主要是縱向距離，二是提供更大的功率。

　　蘋果其實(shí)在 Apple Watch 兩代產(chǎn)品中已經(jīng)使用了無線充電技術(shù)，而且也是基于 WPC 框架，只不過并未兼容通用無線充電器。這兩代產(chǎn)品也為蘋果做了技術(shù)上的積累。就像 iPhone 6 便加入了體積碩大的線性制動(dòng)器（振動(dòng)器），直到下一代的 iPhone 6s 才開放觸覺反饋功能。iFixit 當(dāng)時(shí)在拆解 iPhone 6時(shí)一度懷疑蘋果為何要做這么重的一個(gè)振動(dòng)器。聯(lián)想副總裁常程告訴 PingWest 品玩（微信號(hào)：wepingwest），這單顆振動(dòng)器的成本高達(dá) 3 美元。搶先上馬觸覺反饋的 Android 手機(jī)品牌技不如人也就情有可原了，成本壓力是實(shí)實(shí)在在的。

　　為什么蘋果沒有加入 Airfuel，而是選擇了 WPC？除了它已經(jīng)基于 Qi 框架給 Apple Watch 做無線充電功能外，另一個(gè)原因是，Airfuel 規(guī)范下磁共振的頻率固定為 6.78MHz（相比之下 WPC 標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)頻段區(qū)間 87～205KHz）。

　　6.78MHz 是免費(fèi) ISM（Industrial Scientific Medical）中最低的頻率。Wi-Fi 為 5GHz/2.4GHz，Bluetooth/ZigBee 2.4GHz，以及 RFID/NFC 13.56MHz，這些ISM頻段都免費(fèi)試用。其它頻段，比如廣電信號(hào)，是付費(fèi)的；甚至軍用頻道，更不會(huì)開放。

　　該頻率與 NFC／RFID 的 13.56MHz 是整數(shù)倍的關(guān)系，兩者之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的信號(hào)干擾。這基本上已經(jīng)是行業(yè)里公開的秘密了。想必蘋果不會(huì)對(duì) Apple Pay 支付體驗(yàn)置之不顧。而且由于高頻磁共振的技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度過高，迄今為止，并沒有 Airfuel 磁共振產(chǎn)品大批量商用。

　　如此尷尬的 6.78MHz 怎么就成了 Airfuel 的標(biāo)準(zhǔn)？這要追溯到 MIT 2007 年關(guān)于磁共振無線充電技術(shù)的一項(xiàng)著名實(shí)驗(yàn)。此次試驗(yàn)也被認(rèn)為是第一次現(xiàn)代意義上的無線充電。項(xiàng)目小組 WiTricity 隔著兩米的距離點(diǎn)亮了一個(gè) 60W 的燈泡，效率達(dá)到 45%，頻率 9.9MHz。后來項(xiàng)目組以同樣的名字公司化運(yùn)作，并在 2011 年獲得豐田投資。

　　盡管存在一些缺陷，并不意味著 Airfuel 全然沒有機(jī)會(huì)。它的優(yōu)點(diǎn)在于長(zhǎng)距離。這是很多創(chuàng)業(yè)者和研究機(jī)構(gòu)正在探索的方向。想象一下當(dāng)下越來越流行的以特斯拉為代表的電動(dòng)汽車，停車即可充電，家中裝上無線充電裝置，隨時(shí)隨地充電，告別續(xù)航焦慮。

　　
致力于 Airfuel 無線充電標(biāo)準(zhǔn)的微鵝科技展示的充電方案。

　　至于蘋果 iPhone 8 無線充電技術(shù)會(huì)達(dá)到什么樣的水準(zhǔn)，可以參照一下楚山電子現(xiàn)在的技術(shù)水平：3～5cm 有效充電距離，充電效率 80% 左右，目前已經(jīng)有樣機(jī)（Airfuel 磁共振方案的效率是 85%，但這只是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)且目前并沒有商用產(chǎn)品，難以驗(yàn)證）。郝鵬認(rèn)為，iPhone 8 的無線充電發(fā)射功率可能會(huì)在 20W 以上。作為對(duì)比，iPad 配備的充電器的功率只有 10W。

　　無線充電的春天真的來了嗎？

　　“最近深圳廠商瘋狂找我們，銷量也開啟了。”

　　楊柏潔是北京一位無線充電領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者，現(xiàn)在已經(jīng)做了面向消費(fèi)者的麥極客無線充電套裝。蘋果加入 WPC 的消息同樣帶給他不少觸動(dòng)?！拔覀€(gè)人判斷蘋果不會(huì)用（兼容） Qi，不過無線充電的市場(chǎng)要起來了?！彼@樣告訴 PingWest 品玩（微信號(hào)：wepingwest）。

　　“你看前幾年三星做無線充電，沒有人跟。國(guó)內(nèi)廠商一概不做。蘋果一入場(chǎng)，情況就大不一樣了?！?/p>

　　對(duì)此，郝鵬的評(píng)價(jià)更直接，“當(dāng) iPhone 上了無線充電，這才是決定性的。現(xiàn)在正處在市場(chǎng)爆發(fā)的前夜?！?/p>