無線充電技術發展至今在電子領域已經被深入研究應用,雖然還未曾大范圍普及,但在消費電子領域的發展已經取得不錯的成績。手機廠商也紛紛在自家旗艦機上加入這一革新性的先進充電技術,如三星S6、索尼Xperia Z3+、谷歌Nexus 6、諾基亞Lumia 930等手機均采用了無線充電技術。那么,未來無線充電技術發展會如何呢?現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、無線充電聯盟(WPC):電磁感應方式,2008年12月成立。
目前WPC在商業推廣中的QI標準目前已有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。
無線充電聯盟(WPC)共同制定的無線充電標準Qi采用的是電磁感應方式。但這技術還有比較多的缺陷,比如最大輸出功率只有5W,所以充電速度上會非常有局限。
從市場規模上,Qi無疑是目前最為普及的,值得關注的是,Qi的最新標準可實現7至45毫米的無線充電距離,算是一個小小的突破。
QI標注采用的電磁感應技術的優缺點:
優點:原理簡單,制作容易
缺點:傳輸距離嚴重受限
實例如下:
1、德州儀器(TI):最早量產無線充電方案公司
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單通道發射控制芯片,一片bq51013單通道接收控制芯片。TI是最早量產無線充電方案公司。
第二種:
1、15V 輸入發射端:
(1)功能描述:
第二代數字無線電源控制發射端
用于便攜式設備如手機等的充電
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據包通信并管理電源傳送
(2)重要特征:
動態電源限制 (DPL)
符合無線電源聯盟 (WPC) 類型 A5 和類型 A11 發送器規范的 5V 運行
數字解調減少了組件
綜合充電狀態模式和故障指示
(3)功能框圖:
(4)方案照片:
2、12V 輸入發射端:
(1)功能描述:
TI 自由定位無線充電發送端
應用在 WPC 1.1 可用的手機, 車載和桌面 充電
三個線圈發送數組: 充電區域 > 70 mm×20mm
智能控制無線電源傳輸
(2)重要特征:
符合無線供電聯盟(WPC)A6 發送機技術規范
外來物體檢測
增強型寄生金屬檢測確保安全性
數字解調
過流保護
(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 穩壓電源輸出
應用于便攜式設備提供無線充電
(2)重要特征:
93% 的整體峰值 AC-DC 效率
符合 WPC v1.1 標準的通信控制
輸出電壓調節
內部集成整流器 , 低壓降壓穩壓器 , 數字控制
熱關斷
(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 輸入發射端:
(1)功能描述:
自由定位充電設備
應用在 WPC Qi可用的手機, 車載和桌面充電
提供準確、高效充電電流
輸入電壓可調
(2)重要特征:
符合 WPC 規范
采用 DSC 內核技術的軟件平臺,高效的 PID 控制環路
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
符合 WPC 1.1 協議
(2)重要特征:
全橋整流電路
欠壓鎖定 / 過壓保護
最大輸出電壓 / 電流 : 5V/1A
熱關斷檢測和保護
(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,最大功率達到75%,優越的性能和性價比,是目前最為通用的。
二、A4WP(無線能源聯盟):磁共振,2012年5月成立
由三星與高通創立的A4WP(無線能源聯盟)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(無線能源聯盟)的無線充電技術名為“Rezence”,采用磁共振(諧振感應,又名諧振耦合技術),雖然在一些電子消費展上偶爾露面,但仍未正式商用。
A4WP采用的磁共振技術的優缺點:
優點:傳輸距離長,效率高
缺點:電路調頻不易
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——無線充電,雖然這早已不是英特爾第一次發力該技術了,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技術一樣,來推動無線充電的普及。
2、IDT公司
IDT公司 (Integrated Device Technology, Inc.)正致力于開發一款基于共振技術的集成發送器和接收器芯片組,用于英特爾的無線充電技術。英特爾公司借助IDT的領先技術,致力于提供針對超極本、一體機、智能手機和獨立充電器開發的驗證參考設計。
3、美國Witricity公司
美國Witricity公司同樣利用磁共振傳輸電量,傳輸距離可達到幾米遠。麻省理工學院已經通過諧振感應技術,將無線充電的有效距離提升至兩米左右,該技術被命名為“WiTricity”,研究人員之一此后離職創業,開發了一套系統,但售價較為昂貴,達到了995美元(約合人民幣6240元)。
三、PMA(電力聯盟):電磁感應方式
由Procter & Gamble與Powermat Technologies共同創立的PMA已有超過70家的會員:包含了不少通訊及手機制造商,如三星、Broadcom、宏達電、LG及華為等等。
PMA(電力聯盟)也是采用的電磁感應技術,比WPC要晚一些,PMA的產品雖然可以在市場中找到,但為數不多,最大的商業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,但反響平平。另一方面它已經是北美地區覆蓋速度最快的無線充電標準了,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兩項技術,以早日促進無線充電標準統一。
四、WiFi無線充電:十米距離
優點: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
美國華盛頓大學已經成功研發了利用Wi-Fi網絡給硬件設備充電的技術,已經在大約十米的Wi-Fi覆蓋距離內,成功給數碼相機等設備充滿電。未來有望給手機充電。
Wi-Fi網絡幾乎隨處可見,美國華盛頓大學研發團隊的目的,就是利用Wi-Fi路由器充當無線充電設備,給智能手機等設備進行充電。這將比目前的無線充電技術更能解決用戶現實問題。
該大學研發了一個所謂的“Wi-Fi供電系統”。該系統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,并將其轉化為直流電進行充電。
該團隊專門研發了軟件的解決方案,可以讓Wi-Fi路由器成為一個供電電源,與此同時扮演傳統路由器的數據傳輸角色。
需要指出的是,這種Wi-Fi充電技術,并不需要對傳統的無線路由器進行更換,只需要部署軟件等方案,提供充電功能之后,并不會對互聯網接入的功能造成影響。
根據美國記者的報道,此前美國Energous公司已經推出了一種利用射頻信號在空中提供電能的設備,這種設備在提供充電時,將無法再充當Wi-Fi路由器使用。
華盛頓大學的新技術,可以讓Wi-Fi網絡同時傳輸電能和數據。更準確的說,這種技術利用了Wi-Fi數據傳輸中的無線電波,來傳輸電能。
據報道,華盛頓大學的研究團隊,尋找到了巧妙的解決方案,讓Wi-Fi網絡的數據傳輸和電能傳輸,互相不干擾。
“連線”網站評論指出,雖然目前的Wi-Fi充電技術,暫時還只能以“細水長流”而不是“如潮洪水”的方式給設備充電,但這仍然是一個了不起的成就。隨著技術成熟,未來的手機和消費電子設備用戶,或許可以將充電接口、充電線等概念遺忘,只需要利用Wi-Fi網絡來充電。
五、超聲波無線充電:有效范圍接近5米
優點:技術非常安全 ;接收器價格便宜,體積小;可以用于數據傳輸。
缺點:最終的產品可能無法在價格、功率、速度和安全方面達到預期。
一家名叫uBeam的公司發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在屋里走動。
此技術是一名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。該公司已經申請了18項與無線充電和超聲波有關的專利。
六、微軟擬利用聚焦光線來充電
微軟研究院已經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,并為它們充電的技術。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:一個監測模塊,其采用的是微軟的Kinect攝像頭,可以掃描像智能手機樣子的物體;另一個是充電模式,采用了UltraFire CREE XM-L T6來聚焦LED光線。
該AutoCharge系統采用了基于圖像處理來監測和追蹤桌上的智能手機,并自動為智能手機充電。充電器會不斷地旋轉,直到它檢測到一個看起來像智能手機的物體,之后將使用太陽能發電技術所產生的光束為智能手機遠程充電。換句話說,就是無需電線。
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