MI/MR准备就绪,无线充电会开启新时代吗
图2 经由磁感应充电的电力移转基本原理
MI充电依赖实体充电器(通常是充电垫的形式)。要充电的装置被放置在这个垫子上,当充电器侦测到这个装置时就会开始充电。
根据WPC的说法,运作MI充电器的传输线圈,其频率与接收器的共振频率稍为不同,可确保最高的电源和效率。但也因此使得传输和接收线圈非常必须非常靠近,且线圈与受电端对齐的情况会对充电效果产生明显影响。在使用时,这个装置必须被很小心地放置好,且在充电过程中不可被碰撞到。使用多重线圈传输器可降低这个敏感性,且也可同时对多个行动装置进行充电。
比较磁感应与磁共振堆叠方式
在无线充电领域中,有两个新兴的基础技术,即先前描述的磁感应和磁共振(MR)。在这无线充电领域中,有两个相互竞争的优先考量,且在某种程度上,何种方案较为理想要视应用需求而定。
将这两种方法用一个简单的比较来说明在应用中主要的差异:磁感应需要紧密耦合,且当X/Y位移在最小时,可获得最高的效率。然而,磁共振可有较好的空间自由度,虽然无法与磁感应的最佳效果相比。下面图3证明这个差异,显示MI的"集中性"和相对于MR的"宽阔性"。
图3 磁感应技术在位移最小时可获得较大的效率水准。磁共振即使在传送器和接收器紧密靠在一起时,也无法获得和磁感应相同的效能,但当位移增加时,其效率不会像磁感应那么快速下降。
基础设施/用户齐成长 无线电源商机大喷发
无线充电技术的易得性和易用性,将会在市场普及过程中扮演重要角色。易得性与易用性不只影响终端装置使用者,也会影响原始设备制造商(OEM)将此技术整合到家具、汽车、机场、咖啡厅、火车和其它类似场合的意愿。
虽然电池技术正在快速演进,使用者需求和对行动装置的依赖也不断增加,因此对"移动中"充电的需求也必定将增加,举例来说,当行动装置变成主要的购物付款工具时,就会变得不可或缺了。然而,制造商、零售商和服务业者会在使用者族群够大之前不断投资建立充电站,以便吸引更多用户使用吗?设备制造商会将充电线圈包含在其行动装置中,直到消费者可很容易接触到这些充电站吗?基础设施和用户群必须一起成长,才可实现无线充电的价值。
检视最近的产品公告,我们会发现在这方面的投资和接受度正在增加,也许比我们最初预期的要快得多。Qi充电已于2012年9月整合在Nokia Lumia 820和920产品中。这个充电技术亦已存在于Google/LG的Nexus 4产品、摩托罗拉(Motorola) Mobility的Droid 3和4的产品、以及HTC的Droid DNA产品中。将无线充电包含在产品中的趋势进入到2013年时,加入了三星(Samsung)Galaxy S4和Google与华硕合作的Nexus 7以及与LG合作的Nexus 5产品中。
带动穿戴装置风潮的Apple Watch也包含了无线充电,且2015年稍早时,三星宣布旗舰S6、S6 Edge和S6 Edge+产品包含与Qi和PMA相容的无线充电技术,这是通用相容性的开端。
在充电这一端,三星已经将一个以Qi为基础的无线充电功能整合到他们最新的LED监视器中。行动装置放于监视器支架上,可在你观看时、工作时或上网时充电。
当这进展变得快速且明确并走上加速的途径上,预估的指数增长需要大量OEM的支持,而不只是"一级"公司的支持。理想的情况是,对此技术的接触将大众化到许多的小公司,且最终达到消费者本身。
一些主要的参与者正致力于这大众化的过程。IKEA正在销售内建此科技的家具。
更有趣的是,他们还提供相关安装套件,让消费者可以自行把充电垫安装在任何地方。这样的作法可为无线充电的大众化增加动力。
模组化解决方案的容易取得也可让小型家具供应商、餐厅老板、图书馆,以及一整串的其他业者,在没有技术专长的情况下整合这个技术,而无线充电发展的唯一限制将是人们的想像力。
目前市场上已有业者,如IDT宣布推出一系列的即插即用套件。这些预先设定组态的传送器和接收器建构于经市场验证的IDT无线电源半导体上,且包括容易使用的参考印刷板和广泛的支援材料。这些套件让公司整合无线充电变得容易、实用且负担得起,无需投资即可获得公司内部的无线技术相关知识。
事实上,无线充电晶片商已投注大量资源做自我提升并移除了此技术和市场的进入壁垒,并将他们的知识、专业和市场领先的技术内建到简单的模组,使几乎所有的人皆可受惠使用。利用这些解决方案,在大约200秒内,一位工程师就可成功地将一套经由金属支架插角充电的头戴耳机转换成一套无线充电的头戴耳机。
这些套件所包含的介绍影片、使用者手册、异物检测(FOR)调整指南、布局指南、布局实例化模组、原理图、物料清单(BOM)、Gerber档案和其他项目,让建立新应用变得比较简单和更快速。此外,这种高整合方案使系统设计者,在与早期以离散组件构成的无线充电系统的比较上,能够获得大量物料和工程成本的节约。
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