磁共振实现随处充电愿景 AirFuel开启无线充电新局

近日来，科技界掀起一股无线充电浪潮，手机领先业者苹果(Apple)和三星(Samsung)均在最新发布的旗舰产品上内置无线充电功能，并将此功能作为一大卖点，其他手机厂商也纷纷涉足这一领域；而宝马、奥迪等车厂也已开始研发电动车无线充电技术。无线充电无疑是一大变革性的智慧型创新，因为它不仅极大地增强行动装置的用户体验，还为万物互联的物联网(IoT)时代奠定基础。
从消费电子扩至医疗/汽车　无线充电世界可望实现

在当今的时代，智慧型手机、平板电脑和笔记型电脑等电池供电的行动装置，已经成为人们工作和生活所必需之装置，无论是发送电子邮件、发短讯、接听/拨打电话、全球卫星定位系统(GPS)、拍照、日历、记事本、多媒体播放机、上网皆要仰赖这些装置。

相信每个人都有这样的体会，亦即不管走到哪里，都须随身携带各类行动装置的充电器，一打开包包便是一堆恼人的充电线，甚至在出国时还须携带电源转换器；在装置提示电量不足的情况下，人们仍须继续操作装置时，还须要到处寻找充电插座，而造成诸多不便。

而无线充电提出“放下即能充电”的愿景，将人们从各式各样烦人的线缆中解脱出来。换言之，无论人们走到哪里，都可以随时随地进行充电，而毋须寻找插座或匹配的充电器。

以手机为例，当人们在办公桌前工作时，可将手机置于桌面进行无线充电；开会时，会议室也可进行无线充电；在餐厅用餐或和朋友喝咖啡聊天时，餐桌将提供无线充电的功能。

开车时，手机可在车内进行无线充电；在家时，将手机放在茶几旁边，它将一直充电。当人们身处无处不在的无线充电世界，将不再为装置的续航时间而紧张。 据美国市调机构IHS预估，无线充电技术将于2015年开始加速发展，到2020年约有十八亿台终端装置将搭载无线充电功能，包括手机、平板电脑、穿戴式装置、笔记型电脑、数位相机、无线耳机、助听器与小型家电等。

随着无线充电技术的逐渐成熟，应用将从手机等消费电子产品扩展至医疗、汽车、家居和工业等应用。

助听器对有听力障碍的人来说，无疑具有十分大的帮助，然而每一到两周须要为其更换电池却极为不便，电池尺寸非常小，用户难以自行更换，而且增加使用成本。在助听器里内置无线充电功能即可克服上述缺点，为用户提供更大的便利性，更可以达到防水、防尘效果。

无线充电技术还将有助于突破电动车充电瓶颈，推进汽车电气化的发展趋势。燃油经济性及各国节能减碳的法规，促进新能源汽车的发展，然而充电问题一直制约电动车的进一步普及。无线充电由于毋须插线而更安全与便捷，车辆可以即停即充，不用担心续航问题，并能缩减电池大小从而节省更多的成本，其独特的优势被各大汽车公司及汽车零配件厂商重视，纷纷投入无线充电技术和产品的研发。

同时将无线充电应用在家电方面，将可以降低电线走火的风险，并且能够使室内设计更为简单美观。

无线充电未来将延伸至物联网领域。例如，Wi-Fi路由器可能被利用来为物联网装置进行无线充电，在网路环境安全的情况下，甚至可进行数据传输。

统一标准成普及关键　AirFuel朝松散耦合发展

市场的巨大潜力引发相关行业厂商的兴趣和关注，然而标准的互不相容却又阻碍市场的进一步发展。

长期以来，无线充电业界存在三大主流标准组织，包括无线电力联盟(A4WP)、电力事业联盟(PMA)和推行Qi标准的无线充电联盟(WPC)。其中PMA和WPC采用磁感应或紧密耦合原理，而A4WP采用磁共振或松散耦合技术。

假设要让市场能够成长到IHS所预估的商业规模，标准的统一将会是一大关键。今年6月，PMA和A4WP合并，并且致力于设立一个统一的无线充电标准，合并后的联盟在最近正式宣布更名为AirFuel Alliance，同时计画从开发相容紧密耦合和松散耦合的多模方案开始，逐渐转向松散耦合的方向发展。

AirFuel Alliance拥有全球科技品牌、供应链和市场领导者组成的超过195家会员公司，如高通(Qualcomm)、三星、联想等，且其在产业的势头还在迅猛扩增。两大标准组织的联姻，无疑将推动无线充电市场的起飞。而Qi则会自行开发松散耦合无线标准。

基于松散耦合的Rezence新一代无线充电技术，扩展充电范围至任何装有无线充电发射器的表面，譬如桌子，方便内置于家俱、工作台、汽车控制台等，毋须直接接触充电板，终端用户是看不见的；能同时为多个有不同功率要求的装置充电，例如，当人们和朋友在餐厅聚餐时，可以在装有无线充电发射器的餐桌上，为人们所有的行动装置充电；在有金属物体处(或附近)也可操作，所以即使有硬币或钥匙在同一充电区域内，依然可进行无线充电。

松散耦合突破紧密耦合必须精确对准充电板、只能“一对一”进行充电的局限性，消除在有金属物体处(或附近)进行无线充电的安全隐患，它采用的蓝牙智慧型技术是一种标准的通讯协议，用于当前大多数可携式装置，突破紧密耦合必须使用专用通讯协议的限制。

目前，美国已通过首个松散耦合无线充电的发射器，预计采用松散耦合的终端电子装置将于今年底或2016年初面世。相信配置发射器和接收器的基础设施就绪，松散耦合的发展指日可待。IHS预测，到2017年，松散耦合技术将成为主流无线充电技术。

根据Rezence基本系统标准(BSS)V1.2，电力接收单元(PRU)是以应用为导向的输出功率类别(Category)，规定类别二的最大输出功率为3.5瓦(W)，应用于功能手机，类别三的最大输出功率为6.5W，应用于智慧型手机。

而电力发射单元(PTU)的功率水准被称为级别(Class)，目前涵盖从10∼25W功率级别的无线电力传输，未来将扩展至高达50W，应用也将扩展至平板电脑、蓝牙耳机、笔记型电脑等。电力传输会根据发射器功率级别和相应的接收器功率类别，以及须要充电的装置数量而进行。例如，级别为三的发射器可传输16W的功率，而智慧型手机的接收器类别为三即6.5W，那么它可同时为两支智慧型手机充电。


半导体元件助力无线充电发展
半导体是无线充电系统中的关键元件，对系统效能、成本起着重要作用。各大半导体公司也都开始在此新兴市场布局。譬如安森美半导体在不久前召开的媒体发布会上，解析无线充电市场发展的趋势，并且介绍相关产品和方案，比方像是动态功率调谐模组，可满足多台装置同时进行无线充电的不同功率级别并优化电源效能。又如射频(RF)调谐方案，能优化每个须充电装置的功率所需，使发射器如基站般调谐发射器的功率，以达到最佳接收与进行充电，避免因功率超载而烧毁装置。如手机只需5W，便只供5W功率充电。

由于安森美在无线与可携式装置市场的技术以及无引脚微型封装优势，因而可以提供用于松散耦合无线充电的电源管理元件和自适应功率调谐发射和接收器，促成无处不在的无线充电世界。

在电子产品不断更新换代、功能日趋丰富的背景下，续航时间成为巨大的挑战。无线充电显然是解决此挑战的一大重点技术。虽然无线充电可能比不上有线充电效能高，但提供巨大的方便性和灵活性，将成为未来趋势。