幾種無線充電解決方案特點及原理圖

無線充電技術(shù)發(fā)展至今在電子領(lǐng)域已經(jīng)被深入研究應(yīng)用，雖然還未曾大范圍普及，但在消費電子領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)取得不錯的成績。手機(jī)廠商也紛紛在自家旗艦機(jī)上加入這一革新性的先進(jìn)充電技術(shù)，如三星S6、索尼Xperia Z3+、谷歌Nexus 6、諾基亞Lumia 930等手機(jī)均采用了無線充電技術(shù)。那么，未來無線充電技術(shù)發(fā)展會如何呢?現(xiàn)如今都有哪些常見的無線充電解決方案，下面讓我們一起來了解下：

一、無線充電聯(lián)盟(WPC)：電磁感應(yīng)方式，2008年12月成立。

目前WPC在商業(yè)推廣中的QI標(biāo)準(zhǔn)目前已有172家會員公司：德州儀器(TI)、飛利浦、飛思卡爾(Freescale)、東芝(Toshiba) 、微軟、松下、三星、索尼、高通(最后加入)等等。

無線充電聯(lián)盟(WPC)共同制定的無線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi采用的是電磁感應(yīng)方式。但這技術(shù)還有比較多的缺陷，比如最大輸出功率只有5W，所以充電速度上會非常有局限。

從市場規(guī)模上，Qi無疑是目前最為普及的，值得關(guān)注的是，Qi的最新標(biāo)準(zhǔn)可實現(xiàn)7至45毫米的無線充電距離，算是一個小小的突破。

QI標(biāo)注采用的電磁感應(yīng)技術(shù)的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：原理簡單，制作容易

缺點：傳輸距離嚴(yán)重受限

實例如下：

1、德州儀器(TI)：最早量產(chǎn)無線充電方案公司

第一種：WPC主要會員之一的德州儀器(TI)，已推出業(yè)界首款無線電源傳輸控制芯片套片。該套片包含一片bq500110單通道發(fā)射控制芯片，一片bq51013單通道接收控制芯片。TI是最早量產(chǎn)無線充電方案公司。

第二種：

1、15V 輸入發(fā)射端：

(1)功能描述:

第二代數(shù)字無線電源控制發(fā)射端

用于便攜式設(shè)備如手機(jī)等的充電

輸入 5V 直流電,輸出 10V 交流電

可尋找將被供電的 WPC 兼容器件

接收來自被供電器件數(shù)據(jù)包通信并管理電源傳送

(2)重要特征：

動態(tài)電源限制 (DPL)

符合無線電源聯(lián)盟 (WPC) 類型 A5 和類型 A11 發(fā)送器規(guī)范的 5V 運行

數(shù)字解調(diào)減少了組件

綜合充電狀態(tài)模式和故障指示

(3)功能框圖：

(4)方案照片：

2、12V 輸入發(fā)射端：

(1)功能描述:

TI 自由定位無線充電發(fā)送端

應(yīng)用在 WPC 1.1 可用的手機(jī), 車載和桌面 充電

三個線圈發(fā)送數(shù)組: 充電區(qū)域 > 70 mm×20mm

12V DC 輸入, 5V AC 輸出

智能控制無線電源傳輸

(2)重要特征：

符合無線供電聯(lián)盟(WPC)A6 發(fā)送機(jī)技術(shù)規(guī)范

外來物體檢測

增強(qiáng)型寄生金屬檢測確保安全性

數(shù)字解調(diào)

過流保護(hù)

(3)功能框圖：

(4)方案照片：

3、5V 輸出接收端

(1)功能描述:

無線電源傳輸接收端

提供 5V 穩(wěn)壓電源輸出

應(yīng)用于便攜式設(shè)備提供無線充電

(2)重要特征：

93% 的整體峰值 AC-DC 效率

符合 WPC v1.1 標(biāo)準(zhǔn)的通信控制

輸出電壓調(diào)節(jié)

內(nèi)部集成整流器 , 低壓降壓穩(wěn)壓器 , 數(shù)字控制

熱關(guān)斷

(3)功能框圖：

(4)方案照片：

2、飛思卡爾(Freescale)高效定位無線充電方案

5V 輸入發(fā)射端：

(1)功能描述:

自由定位充電設(shè)備

應(yīng)用在 WPC Qi可用的手機(jī), 車載和桌面充電

提供準(zhǔn)確、高效充電電流

輸入電壓可調(diào)

(2)重要特征：

符合 WPC 規(guī)范

采用 DSC 內(nèi)核技術(shù)的軟件平臺，高效的 PID 控制環(huán)路

輸入電壓范圍 9~18 V

(3)功能框圖：

(4)方案照片：

3、東芝(Toshiba)簡單快速無線充電方案

5V 輸出接收端：

(1)功能描述:

基于 TC7761WBG 的無線充電接收端

應(yīng)用于智能手機(jī) , 平板電腦的電池塊

符合 WPC 1.1 協(xié)議

(2)重要特征：

全橋整流電路

欠壓鎖定 / 過壓保護(hù)

最大輸出電壓 / 電流 : 5V/1A

熱關(guān)斷檢測和保護(hù)

(3)功能框圖：

(4)方案照片：

4、凌陽：凌陽無線充電芯片GPM8F3132A

GPM8F3132A 凌陽公司摔出的首款無線充電芯片,采用LQFP44封裝,最大功率達(dá)到75%,優(yōu)越的性能和性價比,是目前最為通用的。

二、A4WP(無線能源聯(lián)盟)：磁共振，2012年5月成立

由三星與高通創(chuàng)立的A4WP(無線能源聯(lián)盟)目前已有超過40個成員：三星、高通、博通、Gill Industries、Integrated Device Technology(IDT)、Intel等等。

A4WP(無線能源聯(lián)盟)的無線充電技術(shù)名為“Rezence”，采用磁共振(諧振感應(yīng)，又名諧振耦合技術(shù))，雖然在一些電子消費展上偶爾露面，但仍未正式商用。

A4WP采用的磁共振技術(shù)的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：傳輸距離長，效率高

缺點：電路調(diào)頻不易

實例如下：

1、Intel英特爾

(1)2015 CES Asia英特爾與海爾合作 推無線充電方案。

(2)在IDF 2015的第二日，英特爾提到了一個老生常談的技術(shù)——無線充電，雖然這早已不是英特爾第一次發(fā)力該技術(shù)了，但與以往不同的是，本次英特爾宣布將會利用自家將于下半年發(fā)布的第六代酷睿處理器“Skylake”中集成的無線充電功能，像12年前利用迅馳平臺推廣無線上網(wǎng)技術(shù)一樣，來推動無線充電的普及。

2、IDT公司

IDT公司 (Integrated Device Technology, Inc.)正致力于開發(fā)一款基于共振技術(shù)的集成發(fā)送器和接收器芯片組，用于英特爾的無線充電技術(shù)。英特爾公司借助IDT的領(lǐng)先技術(shù)，致力于提供針對超極本、一體機(jī)、智能手機(jī)和獨立充電器開發(fā)的驗證參考設(shè)計。

3、美國Witricity公司

美國Witricity公司同樣利用磁共振傳輸電量，傳輸距離可達(dá)到幾米遠(yuǎn)。麻省理工學(xué)院已經(jīng)通過諧振感應(yīng)技術(shù)，將無線充電的有效距離提升至兩米左右，該技術(shù)被命名為“WiTricity”，研究人員之一此后離職創(chuàng)業(yè)，開發(fā)了一套系統(tǒng)，但售價較為昂貴，達(dá)到了995美元(約合人民幣6240元)。

三、PMA(電力聯(lián)盟)：電磁感應(yīng)方式

由Procter & Gamble與Powermat Technologies共同創(chuàng)立的PMA已有超過70家的會員：包含了不少通訊及手機(jī)制造商，如三星、Broadcom、宏達(dá)電、LG及華為等等。

PMA(電力聯(lián)盟)也是采用的電磁感應(yīng)技術(shù)，比WPC要晚一些，PMA的產(chǎn)品雖然可以在市場中找到，但為數(shù)不多，最大的商業(yè)活動是獲得星巴克支持，在國一些分店中推出了免費無線充電服務(wù)，但反響平平。另一方面它已經(jīng)是北美地區(qū)覆蓋速度最快的無線充電標(biāo)準(zhǔn)了，它的顯著特征它更偏向于充電器件，像桌子、家具等等。

值得注意的是：A4WP與PMA兩大陣營還宣布正式合并，未來二者將致力于整合磁共振和磁感應(yīng)兩項技術(shù)，以早日促進(jìn)無線充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

四、WiFi無線充電：十米距離

優(yōu)點：隨走隨充，符合無線充電的理念

缺點：充電對象定位不易，浪費電量

美國華盛頓大學(xué)已經(jīng)成功研發(fā)了利用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)給硬件設(shè)備充電的技術(shù)，已經(jīng)在大約十米的Wi-Fi覆蓋距離內(nèi)，成功給數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備充滿電。未來有望給手機(jī)充電。

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)幾乎隨處可見，美國華盛頓大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊的目的，就是利用Wi-Fi路由器充當(dāng)無線充電設(shè)備，給智能手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行充電。這將比目前的無線充電技術(shù)更能解決用戶現(xiàn)實問題。

該大學(xué)研發(fā)了一個所謂的“Wi-Fi供電系統(tǒng)”。該系統(tǒng)主要包括兩個組成部分，一個是Wi-Fi接入點(路由器)，另外一個部分是定制的充電傳感器。

該項目的研究人員唐拉(VamsiTalla)表示，安裝在硬件設(shè)備上的充電傳感器，目的是接收射頻信號(RF)中的電能，并將其轉(zhuǎn)化為直流電進(jìn)行充電。

該團(tuán)隊專門研發(fā)了軟件的解決方案，可以讓W(xué)i-Fi路由器成為一個供電電源，與此同時扮演傳統(tǒng)路由器的數(shù)據(jù)傳輸角色。

需要指出的是，這種Wi-Fi充電技術(shù)，并不需要對傳統(tǒng)的無線路由器進(jìn)行更換，只需要部署軟件等方案，提供充電功能之后，并不會對互聯(lián)網(wǎng)接入的功能造成影響。

根據(jù)美國記者的報道，此前美國Energous公司已經(jīng)推出了一種利用射頻信號在空中提供電能的設(shè)備，這種設(shè)備在提供充電時，將無法再充當(dāng)Wi-Fi路由器使用。

華盛頓大學(xué)的新技術(shù)，可以讓W(xué)i-Fi網(wǎng)絡(luò)同時傳輸電能和數(shù)據(jù)。更準(zhǔn)確的說，這種技術(shù)利用了Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸中的無線電波，來傳輸電能。

據(jù)報道，華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊，尋找到了巧妙的解決方案，讓W(xué)i-Fi網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和電能傳輸，互相不干擾。

“連線”網(wǎng)站評論指出，雖然目前的Wi-Fi充電技術(shù)，暫時還只能以“細(xì)水長流”而不是“如潮洪水”的方式給設(shè)備充電，但這仍然是一個了不起的成就。隨著技術(shù)成熟，未來的手機(jī)和消費電子設(shè)備用戶，或許可以將充電接口、充電線等概念遺忘，只需要利用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)來充電。

五、超聲波無線充電：有效范圍接近5米

優(yōu)點：技術(shù)非常安全 ;接收器價格便宜，體積小;可以用于數(shù)據(jù)傳輸。

缺點：最終的產(chǎn)品可能無法在價格、功率、速度和安全方面達(dá)到預(yù)期。

一家名叫uBeam的公司發(fā)明了一種全新的無線充電模式，可以利用超聲波將電力隔空輸送到15英尺(約合4.6米)外的地方。有了這樣的產(chǎn)品，只要使用專用的無線充電套，你就可以在充電的同時拿著手機(jī)在屋里走動。

此技術(shù)是一名25歲的紐約女孩Meredith Perry想到的。uBeam已獲得170萬美元的種子輪融資，其投資人包括Yahoo CEO Marissa Mayer、Founders Fund以及Andreessen Horowitz等。該公司已經(jīng)申請了18項與無線充電和超聲波有關(guān)的專利。

六、微軟擬利用聚焦光線來充電

微軟研究院已經(jīng)制定出了一個潛在的解決方案：AutoCharge。微軟研究人員們描述AutoCharge是一種自動定位桌子上的智能手機(jī)，并為它們充電的技術(shù)。他們制造的原型充電器可以被安裝在天花板上，有兩個工作 模塊：一個監(jiān)測模塊，其采用的是微軟的Kinect攝像頭，可以掃描像智能手機(jī)樣子的物體;另一個是充電模式，采用了UltraFire CREE XM-L T6來聚焦LED光線。

該AutoCharge系統(tǒng)采用了基于圖像處理來監(jiān)測和追蹤桌上的智能手機(jī)，并自動為智能手機(jī)充電。充電器會不斷地旋轉(zhuǎn)，直到它檢測到一個看起來像智能手機(jī)的物體，之后將使用太陽能發(fā)電技術(shù)所產(chǎn)生的光束為智能手機(jī)遠(yuǎn)程充電。換句話說，就是無需電線。