無線充電未來方向

通過線圈之間的能量耦合或信息耦合可以發(fā)電，這個現(xiàn)象人類很早就意識到了，關(guān)鍵在于怎樣實現(xiàn)。

目前主要有五大類方式

傳導(dǎo)式充電

是Wildcharge最初設(shè)計的。特點要特別設(shè)計一個支架，把手機(jī)放上去。

RF無線充電

主要通過射頻(RF)和微波實現(xiàn)遠(yuǎn)距離充電，代表企業(yè)Powercast。

簡單線圈耦合

電動牙刷就采用這種簡單耦合方式。

普通的無線充電

復(fù)雜的線圈耦合，真正把無線充電引入市場，代表企業(yè)有Powermat、Palm等。這類產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)在其體系范圍內(nèi)對很多支持無線充電的產(chǎn)品進(jìn)行充電，它已經(jīng)非常接近WPC(無線電源聯(lián)盟)的無線充電的目標(biāo)：有一個平臺，把手機(jī)等無線終端放上去就可以實現(xiàn)充電。

WPC標(biāo)準(zhǔn)充電

無線充電發(fā)展的最大阻力是不兼容性。事實上，我國一些本土企業(yè)做出了非常便宜的無線充電方案，但有些受到市場的適用范圍所限。

WPC是在WPC框架下致力于開發(fā)產(chǎn)品。綠色圖標(biāo)(logo)是“Qi”，其起名與中國的太極相關(guān)，圖標(biāo)的“Q”和“i”兩個字母沒有連在一起，預(yù)示著下面是一個pad(充電平板)，上面是一個帶天線的無線終端設(shè)備。

發(fā)展至今，WPC的低功率(5W標(biāo)準(zhǔn)V1.0是2010年7月份最終定稿發(fā)布的，從那時至今，從50多名成員發(fā)展到90多成員，同時，成員行業(yè)背景廣泛，分布在半導(dǎo)體、運營商、終端設(shè)備制造商(手機(jī)制造商)等領(lǐng)域。

無線充電市場

無線充電的市場預(yù)測數(shù)據(jù)還不很明朗。據(jù)IMSResearch2010年分析，根據(jù)市場應(yīng)用角度，通常分為五大類(如表1)，其中，手機(jī)的占有率最高。

WPC目前是唯一為不足5W的低功率應(yīng)用制定了規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織。據(jù)悉，WPC聯(lián)盟正在為中功率(125W)制訂標(biāo)準(zhǔn)，涉及到筆記本充電和電動工具的充電。

展望未來的WPC的應(yīng)用場景，會出現(xiàn)中高功率的無線充電解決方案。如圖3，電視下面可有一個pad，通過線圈耦合實現(xiàn)。筆記本電腦現(xiàn)在很少用到DVD/CD光驅(qū)，可以把光驅(qū)部分換成無線充電器。機(jī)場或者充電樁也可以做無線充電設(shè)備。辦公桌、會議桌可提供無線充電方式，休閑娛樂和社交場合也可以實現(xiàn)無線充電，也有一些大型汽車廠商在研發(fā)此類裝置。

據(jù)TI(德州儀器)電池管理方案市場拓展經(jīng)理文司華介紹，現(xiàn)在具體應(yīng)用場景主要在公共場合率先展開，例如學(xué)校教室旁的iPad或手機(jī)充電車。

另外一個不錯的應(yīng)用場景是車載手機(jī)充電。至于會議室或家庭應(yīng)用，可能用戶接受還需要一些時間。
   
無線充電方案

典型的無線充電方案可以分成兩部分(如圖4)。左側(cè)是TX(發(fā)射器)，右側(cè)是RX(接收器)。

左側(cè)實現(xiàn)AC到DC，無線的部分是指終端部分和電源是無線關(guān)聯(lián)的，這個部分的核心是線圈，線圈作為一個最關(guān)鍵的整體，具有單向電源傳輸和單向通信傳輸。

因為有無線線圈的存在，能夠巧妙地把Power(電)和通訊結(jié)合在一起，實現(xiàn)單向的傳輸。電源部分有一個簡單的驅(qū)動器，會對線圈上的信號進(jìn)行傳感(電流和電壓的傳感)，然后回到控制器、驅(qū)動器，協(xié)調(diào)整個無線的能量運作。[!--empirenews.page--]

右側(cè)接收端的線圈接收到這個信號和能量以后，進(jìn)行整流(把產(chǎn)生出來的交流信號變成直流信號)，然后進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，例如目前TI發(fā)布的bqTESLA產(chǎn)品是5V的產(chǎn)品，在5V時，負(fù)載可以帶動1A的負(fù)載，最高功率是5W?？刂破魍ㄟ^線圈對信號進(jìn)行小幅干擾。

TI推出的無線充電方案

根據(jù)此理念，TI推出了bqTESLA，這是由物理學(xué)家特斯拉(Tesla)的名字演變而來，意味著無線充電變成現(xiàn)實。據(jù)TI的文司華介紹，bqTESLA芯片組的特點是小型、集成。

bqTESLA芯片組包括發(fā)射端和接收端。TI目前已公布兩套解決方案，第一代是bqTESLA100LP，以分立式組件為基準(zhǔn)，2010年11月推出。第二代是bqTESLA150LP，建立在集成型單芯片bq51013接收器方案基礎(chǔ)之上，可優(yōu)化性能、尺寸和成本(第二代RX+第一代TX)，2011年4月推出。

在小型化方面，第二代產(chǎn)品的bq51013只有3mm×1.9mm，2.5W設(shè)計的PCB(印制電路板)是15mm×50mm×1.5mm，加上線圈可以用在手機(jī)背殼上面(圖5)，當(dāng)然整個方案會比現(xiàn)有的手機(jī)背殼稍微厚一點。

發(fā)射端對空間大小沒有特別苛求，但發(fā)射端的產(chǎn)品也希望做得美觀(薄型)。

無線充電的距離與效率

關(guān)于無線充電的距離，WPC的標(biāo)準(zhǔn)是5mm，因為距離遠(yuǎn)后會顯現(xiàn)輻射問題。從輻射角度看，無線電場的發(fā)射沒有方向性，如果要達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸，要提高共振的頻率，此時大家使用手機(jī)時就有點想法了，擔(dān)心自己手機(jī)的輻射。

WPC的網(wǎng)站[1]上有很多討論輻射問題的，其中一個討論列舉了非電離的電磁場數(shù)據(jù)，但沒有具體的結(jié)論，大意是如果要遠(yuǎn)距離充電，要實現(xiàn)充電所達(dá)到的電源(能量)的級別，電磁場的強(qiáng)度應(yīng)該是超過人體所能夠承受的限度。

在距離5mm時，TI的第二代芯片的效率是73%。第一代是70%。因此從效率角度，不能與帶導(dǎo)線電源相提并論，因為高效的開關(guān)式電源可以達(dá)到90%的能效。

那么，為何還要發(fā)展無線充電?TI的文司華稱，TI對無線充電的發(fā)展思路是希望一套傳輸發(fā)射端可以取代多套帶導(dǎo)線的充電器，如果是1：1充電，恐怕是比不過有線充電的。

70%~73%效率時，散熱如何解決的?對于5W充電，會有1.5W左右的損耗，分配在接收端和發(fā)射端兩邊。散熱很多原因是由于線圈本身的內(nèi)阻，以及中間形成損耗的散熱，這需要通過合理的設(shè)計來解決，例如發(fā)射端空間較大，散熱應(yīng)該不是問題;接收端線圈背后的空間可以用一些簡單的鋁片和石墨片散熱。

無線未來將挑戰(zhàn)USB

目前，USB有線充電已經(jīng)十分普及，無線充電是否會和USB形成競爭?USB出現(xiàn)之前也有很多不同的充電標(biāo)準(zhǔn)，例如12V、19V方案，曾經(jīng)有人判斷USB很早以前就應(yīng)該消失了，但是USB被大眾接受了。

因此，最終要看無線充電能不能確實切合用戶的利益，是否優(yōu)于USB充電(包括數(shù)據(jù)傳輸和充電的便利)。很多WPC成員的愿景是，幾年之后，攜帶移動產(chǎn)品時不再另帶一根線。