幾種無(wú)線充電解決方案特點(diǎn)及原理圖

　　無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展至今在電子領(lǐng)域已經(jīng)被深入研究應(yīng)用，雖然還未曾大范圍普及，但在消費(fèi)電子領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)取得不錯(cuò)的成績(jī)。手機(jī)廠商也紛紛在自家旗艦機(jī)上加入這一革新性的先進(jìn)充電技術(shù)，如三星S6、索尼Xperia Z3+、谷歌Nexus 6、諾基亞Lumia 930等手機(jī)均采用了無(wú)線充電技術(shù)。那么，未來(lái)無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展會(huì)如何呢?現(xiàn)如今都有哪些常見(jiàn)的無(wú)線充電解決方案，下面讓我們一起來(lái)了解下：

　　一、無(wú)線充電聯(lián)盟(WPC)：電磁感應(yīng)方式，2008年12月成立。

　　目前WPC在商業(yè)推廣中的QI標(biāo)準(zhǔn)目前已有172家會(huì)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(wú)線充電聯(lián)盟(WPC)共同制定的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi采用的是電磁感應(yīng)方式。但這技術(shù)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(huì)非常有局限。

　　從市場(chǎng)規(guī)模上，Qi無(wú)疑是目前最為普及的，值得關(guān)注的是，Qi的最新標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)7至45毫米的無(wú)線充電距離，算是一個(gè)小小的突破。

　　QI標(biāo)注采用的電磁感應(yīng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，制作容易

　　缺點(diǎn)：傳輸距離嚴(yán)重受限

　　實(shí)例如下：

　　1、德州儀器(TI)：最早量產(chǎn)無(wú)線充電方案公司

　　第一種：WPC主要會(huì)員之一的德州儀器(TI)，已推出業(yè)界首款無(wú)線電源傳輸控制芯片套片。該套片包含一片bq500110單通道發(fā)射控制芯片，一片bq51013單通道接收控制芯片。TI是最早量產(chǎn)無(wú)線充電方案公司。

　　第二種：

　　1、15V 輸入發(fā)射端：

　　(1)功能描述:

　　第二代數(shù)字無(wú)線電源控制發(fā)射端

　　用于便攜式設(shè)備如手機(jī)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(lái)自被供電器件數(shù)據(jù)包通信并管理電源傳送

　　(2)重要特征：

　　動(dòng)態(tài)電源限制 (DPL)

　　符合無(wú)線電源聯(lián)盟 (WPC) 類(lèi)型 A5 和類(lèi)型 A11 發(fā)送器規(guī)范的 5V 運(yùn)行

　　數(shù)字解調(diào)減少了組件

　　綜合充電狀態(tài)模式和故障指示

　　(3)功能框圖：

　　(4)方案照片：

　　2、12V 輸入發(fā)射端：

　　(1)功能描述:

　　TI 自由定位無(wú)線充電發(fā)送端

　　應(yīng)用在 WPC 1.1 可用的手機(jī), 車(chē)載和桌面 充電

　　三個(gè)線圈發(fā)送數(shù)組: 充電區(qū)域 > 70 mm×20mm

　　12V DC 輸入, 5V AC 輸出

　　智能控制無(wú)線電源傳輸

　　(2)重要特征：

　　符合無(wú)線供電聯(lián)盟(WPC)A6 發(fā)送機(jī)技術(shù)規(guī)范

　　外來(lái)物體檢測(cè)

　　增強(qiáng)型寄生金屬檢測(cè)確保安全性

　　數(shù)字解調(diào)

　　過(guò)流保護(hù)

　　(3)功能框圖：

　　(4)方案照片：

　　3、5V 輸出接收端

　　(1)功能描述:

　　無(wú)線電源傳輸接收端

　　提供 5V 穩(wěn)壓電源輸出

　　應(yīng)用于便攜式設(shè)備提供無(wú)線充電

　　(2)重要特征：

　　93% 的整體峰值 AC-DC 效率

　　符合 WPC v1.1 標(biāo)準(zhǔn)的通信控制

　　輸出電壓調(diào)節(jié)

　　內(nèi)部集成整流器 , 低壓降壓穩(wěn)壓器 , 數(shù)字控制

　　熱關(guān)斷

　　(3)功能框圖：

　　(4)方案照片：

　　2、飛思卡爾(Freescale)高效定位無(wú)線充電方案

　　5V 輸入發(fā)射端：

　　(1)功能描述:

　　自由定位充電設(shè)備

　　應(yīng)用在 WPC Qi可用的手機(jī), 車(chē)載和桌面充電

　　提供準(zhǔn)確、高效充電電流

　　輸入電壓可調(diào)

　　(2)重要特征：

　　符合 WPC 規(guī)范

　　采用 DSC 內(nèi)核技術(shù)的軟件平臺(tái)，高效的 PID 控制環(huán)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(jiǎn)單快速無(wú)線充電方案

　　5V 輸出接收端：

　　(1)功能描述:

　　基于 TC7761WBG 的無(wú)線充電接收端

　　應(yīng)用于智能手機(jī) , 平板電腦的電池塊

　　符合 WPC 1.1 協(xié)議

　　(2)重要特征：

　　全橋整流電路

　　欠壓鎖定 / 過(guò)壓保護(hù)

　　最大輸出電壓 / 電流 : 5V/1A

　　熱關(guān)斷檢測(cè)和保護(hù)

　　(3)功能框圖：

　　(4)方案照片：

　　4、凌陽(yáng)：凌陽(yáng)無(wú)線充電芯片GPM8F3132A

　　GPM8F3132A 凌陽(yáng)公司摔出的首款無(wú)線充電芯片,采用LQFP44封裝,最大功率達(dá)到75%,優(yōu)越的性能和性價(jià)比,是目前最為通用的。

　　二、A4WP(無(wú)線能源聯(lián)盟)：磁共振，2012年5月成立

　　由三星與高通創(chuàng)立的A4WP(無(wú)線能源聯(lián)盟)目前已有超過(guò)40個(gè)成員：三星、高通、博通、Gill Industries、Integrated Device Technology(IDT)、Intel等等。

　　A4WP(無(wú)線能源聯(lián)盟)的無(wú)線充電技術(shù)名為“Rezence”，采用磁共振(諧振感應(yīng)，又名諧振耦合技術(shù))，雖然在一些電子消費(fèi)展上偶爾露面，但仍未正式商用。

　　A4WP采用的磁共振技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離長(zhǎng)，效率高

　　缺點(diǎn)：電路調(diào)頻不易

　　實(shí)例如下：

　　1、Intel英特爾

　　(1)2015 CES Asia英特爾與海爾合作 推無(wú)線充電方案。

　　(2)在IDF 2015的第二日，英特爾提到了一個(gè)老生常談的技術(shù)——無(wú)線充電，雖然這早已不是英特爾第一次發(fā)力該技術(shù)了，但與以往不同的是，本次英特爾宣布將會(huì)利用自家將于下半年發(fā)布的第六代酷睿處理器“Skylake”中集成的無(wú)線充電功能，像12年前利用迅馳平臺(tái)推廣無(wú)線上網(wǎng)技術(shù)一樣，來(lái)推動(dòng)無(wú)線充電的普及。

　　2、IDT公司

　　IDT公司 (Integrated Device Technology, Inc.)正致力于開(kāi)發(fā)一款基于共振技術(shù)的集成發(fā)送器和接收器芯片組，用于英特爾的無(wú)線充電技術(shù)。英特爾公司借助IDT的領(lǐng)先技術(shù)，致力于提供針對(duì)超極本、一體機(jī)、智能手機(jī)和獨(dú)立充電器開(kāi)發(fā)的驗(yàn)證參考設(shè)計(jì)。

　　3、美國(guó)Witricity公司

　　美國(guó)Witricity公司同樣利用磁共振傳輸電量，傳輸距離可達(dá)到幾米遠(yuǎn)。麻省理工學(xué)院已經(jīng)通過(guò)諧振感應(yīng)技術(shù)，將無(wú)線充電的有效距離提升至兩米左右，該技術(shù)被命名為“WiTricity”，研究人員之一此后離職創(chuàng)業(yè)，開(kāi)發(fā)了一套系統(tǒng)，但售價(jià)較為昂貴，達(dá)到了995美元(約合人民幣6240元)。

　　三、PMA(電力聯(lián)盟)：電磁感應(yīng)方式

　　由Procter Gamble與Powermat Technologies共同創(chuàng)立的PMA已有超過(guò)70家的會(huì)員：包含了不少通訊及手機(jī)制造商，如三星、Broadcom、宏達(dá)電、LG及華為等等。

　　PMA(電力聯(lián)盟)也是采用的電磁感應(yīng)技術(shù)，比WPC要晚一些，PMA的產(chǎn)品雖然可以在市場(chǎng)中找到，但為數(shù)不多，最大的商業(yè)活動(dòng)是獲得星巴克支持，在國(guó)一些分店中推出了免費(fèi)無(wú)線充電服務(wù)，但反響平平。另一方面它已經(jīng)是北美地區(qū)覆蓋速度最快的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)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(yíng)還宣布正式合并，未來(lái)二者將致力于整合磁共振和磁感應(yīng)兩項(xiàng)技術(shù)，以早日促進(jìn)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

　　四、WiFi無(wú)線充電：十米距離

　　優(yōu)點(diǎn)：隨走隨充，符合無(wú)線充電的理念

　　缺點(diǎn)：充電對(duì)象定位不易，浪費(fèi)電量

　　美國(guó)華盛頓大學(xué)已經(jīng)成功研發(fā)了利用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)給硬件設(shè)備充電的技術(shù)，已經(jīng)在大約十米的Wi-Fi覆蓋距離內(nèi)，成功給數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備充滿電。未來(lái)有望給手機(jī)充電。

　　Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)幾乎隨處可見(jiàn)，美國(guó)華盛頓大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目的，就是利用Wi-Fi路由器充當(dāng)無(wú)線充電設(shè)備，給智能手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行充電。這將比目前的無(wú)線充電技術(shù)更能解決用戶現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

　　該大學(xué)研發(fā)了一個(gè)所謂的“Wi-Fi供電系統(tǒng)”。該系統(tǒng)主要包括兩個(gè)組成部分，一個(gè)是Wi-Fi接入點(diǎn)(路由器)，另外一個(gè)部分是定制的充電傳感器。

　　該項(xiàng)目的研究人員唐拉(VamsiTalla)表示，安裝在硬件設(shè)備上的充電傳感器，目的是接收射頻信號(hào)(RF)中的電能，并將其轉(zhuǎn)化為直流電進(jìn)行充電。

　　該團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)研發(fā)了軟件的解決方案，可以讓W(xué)i-Fi路由器成為一個(gè)供電電源，與此同時(shí)扮演傳統(tǒng)路由器的數(shù)據(jù)傳輸角色。

　　需要指出的是，這種Wi-Fi充電技術(shù)，并不需要對(duì)傳統(tǒng)的無(wú)線路由器進(jìn)行更換，只需要部署軟件等方案，提供充電功能之后，并不會(huì)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)接入的功能造成影響。

　　根據(jù)美國(guó)記者的報(bào)道，此前美國(guó)Energous公司已經(jīng)推出了一種利用射頻信號(hào)在空中提供電能的設(shè)備，這種設(shè)備在提供充電時(shí)，將無(wú)法再充當(dāng)Wi-Fi路由器使用。

　　華盛頓大學(xué)的新技術(shù)，可以讓W(xué)i-Fi網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸電能和數(shù)據(jù)。更準(zhǔn)確的說(shuō)，這種技術(shù)利用了Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸中的無(wú)線電波，來(lái)傳輸電能。

　　據(jù)報(bào)道，華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，尋找到了巧妙的解決方案，讓W(xué)i-Fi網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和電能傳輸，互相不干擾。

　　“連線”網(wǎng)站評(píng)論指出，雖然目前的Wi-Fi充電技術(shù)，暫時(shí)還只能以“細(xì)水長(zhǎng)流”而不是“如潮洪水”的方式給設(shè)備充電，但這仍然是一個(gè)了不起的成就。隨著技術(shù)成熟，未來(lái)的手機(jī)和消費(fèi)電子設(shè)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(wǎng)絡(luò)來(lái)充電。

　　五、超聲波無(wú)線充電：有效范圍接近5米

　　優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)非常安全 ;接收器價(jià)格便宜，體積小;可以用于數(shù)據(jù)傳輸。

　　缺點(diǎn)：最終的產(chǎn)品可能無(wú)法在價(jià)格、功率、速度和安全方面達(dá)到預(yù)期。

　　一家名叫uBeam的公司發(fā)明了一種全新的無(wú)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(chǎn)品，只要使用專(zhuān)用的無(wú)線充電套，你就可以在充電的同時(shí)拿著手機(jī)在屋里走動(dòng)。

　　此技術(shù)是一名25歲的紐約女孩Meredith Perry想到的。uBeam已獲得170萬(wàn)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(jīng)申請(qǐng)了18項(xiàng)與無(wú)線充電和超聲波有關(guān)的專(zhuān)利。

　　六、微軟擬利用聚焦光線來(lái)充電

　　微軟研究院已經(jīng)制定出了一個(gè)潛在的解決方案：AutoCharge。微軟研究人員們描述AutoCharge是一種自動(dòng)定位桌子上的智能手機(jī)，并為它們充電的技術(shù)。他們制造的原型充電器可以被安裝在天花板上，有兩個(gè)工作 模塊：一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊，其采用的是微軟的Kinect攝像頭，可以掃描像智能手機(jī)樣子的物體;另一個(gè)是充電模式，采用了UltraFire CREE XM-L T6來(lái)聚焦LED光線。

　　該AutoCharge系統(tǒng)采用了基于圖像處理來(lái)監(jiān)測(cè)和追蹤桌上的智能手機(jī)，并自動(dòng)為智能手機(jī)充電。充電器會(huì)不斷地旋轉(zhuǎn)，直到它檢測(cè)到一個(gè)看起來(lái)像智能手機(jī)的物體，之后將使用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)所產(chǎn)生的光束為智能手機(jī)遠(yuǎn)程充電。換句話說(shuō)，就是無(wú)需電線。

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