减少充电耗能的无线充电应用

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[导读] 无线充电技术其实并不是新东西，只是设计方案因为早期因为无线充电技术无法达到高功率、高速充电与安全性考量问题，仅能将无线充电技术应用于低功率、小电力的设计方案

无线充电并不是一个全新的技术方案，实际上我们日常生活中，已充斥大量的无线充电应用，例如电动牙刷、电动刮胡刀…等消费性电子装置，只是充电应用的无线化在应用时的充电效能与安全性差异问题，一直无法有效改善，直至现今在微控制器应用整合下，无线充电已获得更高充电效能、与更好的实用价值…

无线充电技术其实并不是新东西，只是设计方案因为早期因为无线充电技术无法达到高功率、高速充电与安全性考量问题，仅能将无线充电技术应用于低功率、小电力的设计方案，例如需要达到防水、防尘的电子产品设计上，利用无线充电技术让设计外观不需有外露的金属充电连接器设计，例如电动牙刷、电刮胡刀等产品设计方案上。

无线充电解决方案，为利用Tx端线圈形成电场，再由Rx端线圈感应转换能量进行电力无线传输。Texas Instruments

为了强化能量传输效率，线圈的设计形式、尺寸也会影响传送效能，图为TDK开发的无线充电专用线圈模组。TDK Corporation

无接点、引线传输能量 无线充电技术适用于高耐度设计方案

基本上在低功率的充电应用方案上，无线充电技术可以说是使用相当普遍的应用方案，主要可用来解决耐候型、防水/防尘类型电子产品设计的应用需求，但无线充电技术用于这类电子产品，不需过于要求充电效能，同时也因为低功率可获得较高的应用安全性，自然技术不需提升现有使用方案即可应付设计需求，但设计产品若换成智慧型行动电话、数位相机/摄影机或是采用更高容量电池的行动装置，旧式的无线充电技术就无法因应设计需求。

先检视电池供电设备在充电时常会碰到的问题，电池充电器在能源消耗的关键主要可从两个问题进行检视，分别是是充电的效率与待机耗电的状况。在待机耗电方面，许多使用者经常会出现的应用型态，大多会在设备完成充电后仍然将充电器插在供电回路上，这代表着充电环境会形成大量的待机状态的额外耗电(即空载耗电)，加上充电器为了节省成本，电路设计也相对较简陋，往往设备充电器处于空载时产生的耗能几乎能与充电时的耗能相当!

无线充电技术已有效改善充电器空载耗能

而在设计无线充电解决方案时，空载的耗能问题最佳化，则必须加以改善，让充电系统在升级无线应用环境时，可以获得更有效的节能效益，至少也能改善无意义的空载耗电问题，而这也成为增加导入无线充电应用方案的重点加值效益，而目前新一代无线充电系统，在Tx(Transmitter)的解决方案空载负载的功耗设计，目前空载功耗已可达到100mW以下，已大幅超越一般传统充电器的空载功耗表现。

对于无线充电应用环境来说，充电效率也是另一个影响耗电量的一个关键因素，因为充电效率越高，也代表着可以透过无线环境传送高密度的能量，更快速地完成充电过程。以目前的无线充电解决方案，透过无线传输自然无法与直接用铜缆传输传递效能进行比较，但目前无线技术方案已可达到70%以上的无线传输效能，若可以在无线充电的Rx(Receiver)/Tx(Transmitter)采用更高效率的零组件，此无线充电的效能还可进一步改善。

多装置同时充电应用 无线充电方案节能效益更大

而讨论无线充电应用方案，大家关心的不只是更炫、更便捷的IT/3C周边充电效益，反而是进阶升级了无线充电方案后，会不会因为日常充电需求而徒增了整体的总耗电量?基本上这必须从多方面进行检视，因为对于电子产品的耗电量统计，会因为用户的使用习惯不同、充电应用方式差异而有极大的计算差距。若评估时，采取多数用户的预设应用情境作为基础，例选用一组无线充电Tx取代数个充电器(目前无线充电Tx已可同时支援多Rx装置同时充电)，在这种使用基础下无线充电解决方案的导入效益会更高，因为节约了不只一组有线的充电器，而节省了数个有线充电器的空载功耗浪费。

以符合「Energy Start」绿色能源应用标章的AC电源充电器微粒，5W的电源充电器在能源转换效率约在70~75%左右，而5W功率的充电器一般在平均耗电量为0.1~0.15W,如果用户习惯不佳，多数使用者在完成充电后多半不会去拔掉电源充电器，而会持续将充电器插在电源插座整天、甚至数个月之久，这种使用情境会令整个过程产生的功耗产生极大的损耗!

传统充电器单价低 空载耗能往往造成更大浪费

例如，若5W充电器在进行充电过程中的耗能约产生2~3W的供应电源，取较高3W计算一小时的充电时间，搭配能源转换效率为