小功率無線電源技術(shù)淺析（二）

3 目前小功率無線電源技術(shù)解決方案

3.1 TI 公司無線電源技術(shù)解決方案

2011 年德州儀器(TI)推出業(yè)界首款符合Qi 標(biāo)準(zhǔn)的5V 無線電源解決方案，可保證與其他滿足Qi標(biāo)準(zhǔn)器件的互操作性。該方案是由無線電源發(fā)送器(bq500210/bq500110,bq500210 的數(shù)字解調(diào)信號(hào)處理技術(shù)與bq500110 模擬解調(diào)電路系統(tǒng)相比，可大幅減少總體系統(tǒng)組件) 和無線電源接收器(bq51013/bq51011) 兩部分組成。此器件不但提供AC/DC 電源轉(zhuǎn)換，同時(shí)還集成符合Qi 通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)所需的數(shù)字控制功能。bq5101x 接收器與bq500x10 發(fā)送器控制器相結(jié)合，可為無線電源解決方案實(shí)現(xiàn)完整的非接觸式電源傳輸系統(tǒng)。嵌入在便攜式設(shè)備中的接收器線圈采用近場(chǎng)感應(yīng)電源傳輸，可通過相互耦合的電感器接受發(fā)送器發(fā)送的電源，可支持高達(dá)5W 的應(yīng)用。bq5101x 接收器集成了一個(gè)低阻抗完全同步整流器、低壓降穩(wěn)壓器、數(shù)字控制和精確電壓與電流環(huán)路，整個(gè)功率級(jí)均采用低電阻NMOSFET 技術(shù)確保高效率與低功耗。TI 無線電源系統(tǒng)框架如圖一所示。

3.2 IDT 公司無線電源技術(shù)解決方案

2012 年，IDT (Integrated Device Technology)公司推出全球首個(gè)真正的單芯片無線電源發(fā)送器和業(yè)界最高輸出功率的單芯片接收器解決方案。與現(xiàn)有解決方案相比，IDT 的高集成多模式發(fā)送器可減少80%的板面積和50%的解決方案材料清單成本。更多功能的多模式接收器輸出功率為通常使用解決方案的兩倍，可將充電時(shí)間縮減一半。IDTP9030 和IDTP9020 提供了無線電源發(fā)送器和接收器解決方案，專為滿足無線充電聯(lián)盟的Qi 標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，可保證與其他滿足Qi 標(biāo)準(zhǔn)器件的互操作性。發(fā)送器和接收器均能夠進(jìn)行“多模式”操作，可支持Qi 標(biāo)準(zhǔn)和專用格式，以增加功能、改進(jìn)安全和提高功率輸出能力。內(nèi)置的協(xié)議檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)Qi 與專用模式間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡和可靠的用戶體驗(yàn)。這些器件可用于大量移動(dòng)應(yīng)用，以進(jìn)行便利和輕松的電池充電。IDTP9030 是如今集成度最高的無線電源發(fā)送器。它將大量分立元件的特征和功能結(jié)合成一個(gè)簡(jiǎn)單、具有成本效益且高效的解決方案。集成最大程度地將應(yīng)用面積和元件數(shù)量降至最低，讓客戶可以設(shè)計(jì)和部署更多緊湊的、具有成本效益和交通便利的無線充電站。IDTP9020 是一個(gè)高效率的單芯片無線電源接收器。在Qi 模式時(shí)，該器件為系統(tǒng)傳遞高達(dá)5W 的功率。當(dāng)與IDTP9030 發(fā)送器在專用配置使用時(shí)，它可傳遞高達(dá)7.5W 的功率，讓器件適用于強(qiáng)大的移動(dòng)器件。IDTP9020 和IDTP9030 還擁有專利的多層次異物檢測(cè)(FOD)，利用精密的多參數(shù)算法以保證高水平的安全，同時(shí)避免FOD 誤報(bào)。IDT 的解決方案擁有過溫、過壓和過流保護(hù)，可提供市場(chǎng)上最全面的保護(hù)功能，從而保證安全和可靠的操作。此外，當(dāng)不能使用無線充電站時(shí)，接收器還可支持USB電纜充電，在移動(dòng)設(shè)備中不再需要USB 適配器轉(zhuǎn)換器。TI 無線電源系統(tǒng)框架如圖二所示。

4 小功率無線電源技術(shù)發(fā)展前景

無線電源系統(tǒng)是采用無線充電技術(shù)充電的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的相比有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)形成一個(gè)便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品充電的通用平臺(tái);(2)減少了生產(chǎn)和制造包裝傳統(tǒng)充電器的資源能量消耗以及運(yùn)輸這些傳統(tǒng)充電器的交通運(yùn)輸?shù)哪芰肯?(3)減少了大量的廢棄的、有毒的、不能生物分解的充電器形成的電子垃圾;(4)減少處理、清潔這些廢棄的傳統(tǒng)的充電器形成的電子垃圾的人力、資源和能量的消耗。

小功率無線電源傳輸?shù)男枨笄熬胺浅Ｃ骼?，Qi標(biāo)準(zhǔn)已開始得到廣泛采用，無線電源充電技術(shù)正在向著成為主流技術(shù)的方向前進(jìn)，該技術(shù)將會(huì)無處不在。據(jù)無線充電聯(lián)盟內(nèi)部統(tǒng)計(jì)，未來幾年中無線充電技術(shù)將在手提電話、PMP/MP3 播放器、數(shù)字照相機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品領(lǐng)域得到快速應(yīng)用。2013 年全球無線充電潛在市場(chǎng)容量接近140 億美元，到2014 年無線電源充電解決方案市場(chǎng)將增長(zhǎng)70 倍，接收器的出貨量將達(dá)到2.4 億臺(tái)。支持無線充電功能的設(shè)備將由2012 年的500 萬部增至2015 年的1億部以上。根據(jù)研究公司Pike 的報(bào)告，到2020 年，整個(gè)無線充電行業(yè)的產(chǎn)值將比2012 年翻三番，達(dá)150 億美元。

5 結(jié)束語(yǔ)

無線電源技術(shù)真正的商業(yè)化于我們的生活才剛剛開始，具有巨大的市場(chǎng)潛力。到目前為止，盡管很多知名的大公司已經(jīng)成立了無線電源聯(lián)盟，但是無線電源作為一種相當(dāng)新的技術(shù)，它必將引起消費(fèi)者對(duì)安全問題的擔(dān)憂。一般而言，電磁輻射和安全性將成為最重要的問題。因此，該技術(shù)必須消除與最終用戶安全性有關(guān)的所有疑問，圍繞無線電源技術(shù)建立一個(gè)良好運(yùn)轉(zhuǎn)的生態(tài)系統(tǒng)，促使該技術(shù)成為主流。