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磁感应共振双模结合 加速无线充电普及

作者:时间:2014-03-17来源:digitimes
编者按:无线充电市场发展的最大障碍,并不是标准的不统一,而是无线充电技术本身还不够成熟,用户体验还不够好,解决了这一根本问题,无线充电市场才能获得长足发展。

  技术,在各技术阵营持续合纵连横整合下,多种技术已有交互相容契机,其中采磁共振方案的应用型态能见度正显著上升,未来行动装置仅需配备Rx线圈就能在无需电源线连接的状态下进行高效率能源补充,而不须再准备额外的充电器…

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/234784.htm

  技术其实发展相当早,但早期技术多半苦于无法再将能源转换效率大幅提升,能源传递过程造成的损耗与必须耗费较长时间进行充电,让相关应用一直无法在市场扩展,仅能在部分需要具备需要高度防水不能设置充电孔的设计方案中,才会使用到无线充电技术方案。

支援Qi无线充电技术的业者数量相当多。Qi

  支援Qi无线充电技术的业者数量相当多。Qi

无线充电技术发展已趋成熟,图为IDT的应用解决方案。IDT

  无线充电技术发展已趋成熟,图为IDT的应用解决方案。IDT

  磁共振技术窜起双模支援方案正夯

  但现在新一代的无线充电技术,利用主控晶片在充电过程中持续监控,并提供最佳化充电功率点追踪,已经可以达到高效能与高能量快速完成无线充电的任务,但由于无线充电市场规格制定等于是市场分配的重要关卡,导致各技术方案持续角力而始终无一个共同标准释出,在众多发展成熟的无线充电技术方案中,磁共振(MagneticResonance;MR)无线充电方案阵营A4WP(AllianceforWirelessPower),在正式发表识别品牌与产品认证计划之后,采磁共振的无线充电方案如雨后春笋般大量涌出,俨然已经成为行动装置、医疗设备甚至汽车应用领域的主流无线充电技术。

  目前对A4WP的磁共振无线充电方案表态支持的业者相当多,其中包含MediaTek联发科、ConvenientPower、MixedAnalogPowerSolution等业者,已在CES中发布最新的参考设计与样品,磁共振无线充电技术正在以极快的速度渗透应用市场,如汽车、医疗甚至是军用设备应用领域等,其中最令市场关注的应用产品领域,即是智慧型行动装置产品应用,因为随着使用者对行动装置的外观、性能要求越来越高,导致产品耗电量也形成设备设计的一项困难点,透过整合无线充电技术,不但行动装置可以减省充电埠连接器设计,让行动装置在防水性也能达到极佳的表现,而新一代的磁共振无线充电之高效能充电能力,也能满足行动装置使用者的应用需求。

  原磁感应阵营晶片业者纷纷导入双模开发方案

  除了磁共振技术阵营外,在磁感应(MagneticInduction)无线充电技术投入甚深的TexasInstruments,也与PowerbyProxi合作技术授权,将结合双方在磁共振与磁感应的无线充电领域专利与专业,合作开发相容与无线充电联盟(WirelessPowerConsortium;WPC)的Qi标准产品相容无线充电解决方案,目前锁定的导入产品以智慧行动装置、游戏周边产品、穿戴式运算产品等,积极扩展无线充电应用市场。

  而在2013年A4WP发布了参考设计与相关规范后,2014CES就有大量业者纷纷推出对应产品设计,令无线充电应用成为炙手可热的应用技术,例如MediaTek即发布了多模无线充电解决方案,所谓的多模即是除了支援A4WP磁共振技术方案外,透过晶片感测与校准技术,还可以在同一款充电座上应用其他部分无线充电技术,这对于终端消费者来说,等于可以省下针对不同无线充电技术购置专属充电座的采购成本,在MediaTek的多模无线充电方案中,即可直接支援磁感应与磁共振等不同无线充电技术产品,而充电效能亦可表现在水准要求之上。

  无线充电解决方案可改善行动装置设计限制

  至于WiTricity业者,则在CES发布磁共振无线充电系统参考设计方案,该方案包括一组Tx无线充电板(线圈)与一套Rx无线充电电池背盖,该款产品设计为针对AppleiPhone5/5s配件整合设计,业者宣称也将针对Android手机或是平板电脑推出对应设计产品。另一家MAPS韩国IC设计公司则展出首款量产的磁共振无线充电接收器产品,产品已整合FullActiveRectifier(FAR),该技术可以使行动装置实践长距离的无线充电应用,而不用如同现今多数无线充电使用情境,必需将Rx/Tx紧贴才能达到较佳的能源转换效率,提供使用者更便捷的充电应用弹性,相关技术的商品化产品也相当值得期待。

  再来观察使用者对于无线充电技术的应用期待,基本上长距离、高能量转换效率、低发热、更优异的节能表现,大多是消费者对无线充电方案的产品期待,也是产品开发商积极努力的目标,但以目前可见的产品方案,无线充电产品仍需在有限制的充电范围、紧密贴合的无线充电距离,才能达到较佳的能源转换效率,而实际上产品因为充电过程电池造成的温度与能量无线传递的线圈温度升温,都会让使用者对于无线充电技术的安全性感到存疑。

  无线传输距离限制仍是现有技术门槛

  对于现存的磁感应无线充电技术方案,若要扩展无线充电Rx/Tx间的距离,在无线充电方案中就必须增加讯号增强器(Repeater)才能有效延伸充电距离!如此一来Repeater的料件增加会导致制造过程的成本垫高,也会因此增加终端产品的设计复杂度。另一方面,磁共振之无线充电方案,虽可在充电距离表现优于磁感应式无线充电方案,但实际上也会因为延伸充电距离后导致能量转换效率低落,对于无线充电应用的距离问题,此部份的技术瓶颈在磁感应或是磁共振无线充电技术,都有其需要克服的技术关卡。

  以目前技术成熟的多模支援(磁感应/磁共振)无线充电方案观察,已可在65%充电效率、15~18mm无线传输距离下进行产品充电,多模支援同时可符合Qi的无线充电安全标准、安全防护措施与相同的输入电压,但未来业者的目标是,发展更大型的无线充电平台,可用以实践同时多装置进行无线充电程序,达到无线充电空间自由(SpatialFreedom)应用目的。

  Qi标准技术应用量大市场能见度高

  即便磁共振技术发展速度增快,但实际上现阶段的市场趋势,仍以Qi标准具较大竞争优势,因为Qi标准的产品与业者数量仍较多,可以预见的是会有越来越多产品推出采取磁感应与磁共振兼容的多模设计,晶片开发商也会除了推出Qi标准解决方案外,同时研发Qi加上磁共振整合的进阶应用技术方案,以抢攻更丰沛的应用市场,双模方案的产品与相关解决方案选择应会越来越多。

  例如IntegratedDeviceTechnology即在2014CES发布支援无线充电联盟Qi标准、PowerMattersAlliance(PMA)标准的双模无线充电产品参考设计与对应解决,在其双模无线充电设备Prototype上,已经可以支援PMA或Qi发射器互相连结沟通,同时支援Triple-coil结构之WPC1.1无线充电发射器。另外Freescale也正加速投入开发双模无线充电解决方案,也将提供客户最新的双模无线充电应用解决方案。



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