摘要： 現(xiàn)代社會，移動設備的普及率越來越高，但是人們在享受產(chǎn)品帶來的便利的同時，卻避免不了電池短板帶來的煩惱，為了解決這樣的問題，除了移動電源大行其道之外，能隨時隨地充電，似乎才是最為根本的解決之道。因此無線充電這類型產(chǎn)品就橫空出世了，為了統(tǒng)一所有的手機的無線充電規(guī)格，必須有相應的標準來對一些參數(shù)進行限制，而目前市面上共有三個不同的標準：PLA、Qi和A4WP。但標準眾多，也會造成用戶的麻煩。因此有很多廠家現(xiàn)在已經(jīng)推出了了雙模芯片，支持不同的標準，德州儀器和IDT公司就是其中的佼佼者。
關鍵字： 無線充電器芯片，德州儀器，IDT
雙模接收器問世 無線充電規(guī)格問題迎刃解
多模無線充電器芯片大戰(zhàn)正式開打。繼德州儀器(TI)3月初表態(tài)將開發(fā)同時符合無線充電聯(lián)盟(WPC)Qi標準與電力事業(yè)聯(lián)盟(PMA)標準的無線充電集成電路(IC)后，IDT也于18日宣布跟進并搶先發(fā)表支援上述兩大標準的無線電源接收器(Receiver)，展現(xiàn)該公司于無線充電領域的研發(fā)實力，與對手較勁意味十足。
IDT副總裁暨模擬與電源部門總經(jīng)理Arman Naghavi表示，IDT多模無線充電接收器內建異物偵測，可以避免無線充電過程中有金屬物介入而引發(fā)的燃燒意外。
IDT副總裁暨模擬與電源部門總經(jīng)理Arman Naghavi表示，WPC旗下成員約已達一百四十個，市占比例相當高，然而，自去年開始，愈來愈多的電信商或品牌廠如AT&T、Google、星巴克(Starbucks)相繼宣布支援PMA標準，民眾開始面臨手機因標準不符，而無法隨時隨地充電的窘境。
Naghavi解釋說，目前無線充電分有電磁感應(MI)與電磁共振(MR)等兩種技術，MI陣營又分有WPC與PMA等兩種協(xié)定，MR陣營則有Intel與A4WP等協(xié)定，協(xié)定彼此間并不相容，且又各有不同廠商的參與及支持，導致市場規(guī)格呈現(xiàn)多頭馬車，消費者使用上也可能造成諸多不便。要解決這樣的問題，多模芯片將是最好的方式。
有鑒于此，IDT推出同時支援Qi與PMA標準的雙模無線電源接收器，以利原始設備制造商(OEM)提供消費者具備更多無線充電彈性的商品。
據(jù)了解，IDT雙模無線電源接收器可藉由偵測發(fā)射器(Transmitter)支援標準，自動切換至Qi或PMA標準，進行電源交換，毋須使用者控制。該元件整合同步橋接整流器、高效率同步降壓轉換器和控制電路，能夠從相容的發(fā)射器接收交流電(AC)電源訊號，并將其轉換成穩(wěn)壓5伏特(V)輸出，提供供電與充電功能。
Naghavi指出，IDT的雙模無線電源接收器為單芯片方案，能讓行動裝置或無線充電配件OEM降低原物料成本(BOM)及產(chǎn)品尺寸。此外，該元件至少可提供符合WPC及PMA標準的5瓦(W)電力，不過，若其再與IDT的無線電源發(fā)射器搭配，其系統(tǒng)可以利用專屬電源控制回路，將輸出電力提升50%，達7.5瓦的輸出功率。
Naghavi說，WPC現(xiàn)有的Qi標準，與PMA標準彼此間并不相容，且各有大廠支持，例如Qi目前有諾基亞、宏達電、LG等公司力挺，PMA則有Google、AT&T和星巴克采用，那么支持不同協(xié)定的裝置，相容性問題又該如何解決?雙模無線電源接收器IC正是為了解決這樣的問題而生，可提供WPC和PMA標準雙重相容性。IDT的接收器為這二大競爭傳輸標準建立橋接，讓移動裝置與配件OEM廠商能以單一物料清單來支援WPC和PMA二大標準。
IDTP9021是IDTP9020無線電源接收器的強化版本，除了WPC “Qi”標準之外，并且相容于PMA Type 1 Interoperability Specification互通性規(guī)范，讓客戶能夠將多芯片組態(tài)統(tǒng)合到一個單芯片方案。IDT元件是首獲PMA預認證的產(chǎn)品，也是唯一相容于這二種磁感應無線電源標準的方案，可為多樣化的移動裝置提供理想的選擇，包括智慧型手機、平板電腦、MID、數(shù)位相機、MP3播放器、遙控、可攜式醫(yī)療裝置及其他個人電子裝置。
事實上，3月初德州儀器也曾宣布其未來產(chǎn)品藍圖亦將包含支援WPC及PMA兩大標準的解決方案，且已開始投入磁共振充電標準聯(lián)盟--無線電力聯(lián)盟(A4WP)的產(chǎn)品開發(fā)。該公司預計于今年推出第一批多模無線充電解決方案。
德州儀器電源管理事業(yè)群資深副總裁Sami Kiriaki指出，隨著無線電力聯(lián)盟和PMA進入無線電源領域，可預見市場將出現(xiàn)對多元協(xié)議(Multi-protocol)解決方案的需求。
市調機構IHS iSuppli研究報告指出，手機品牌廠如三星(Samsung)、摩托羅拉(Motorola)、樂金(LG)、宏達電等皆競相為其產(chǎn)品導入無線充電功能，已掀起無線充電應用風潮。預估2015年無線充電發(fā)射器及接收器的出貨量將超過八億顆，產(chǎn)值將高達24億美元。
IDT副總裁暨模擬電源部門總經(jīng)理Arman Naghavi指出，無線充電絕對是移動市場下一個最火熱的議題，只是無線充電有不同技術，更有不同廠商所支持的不同協(xié)定，這也導致不同協(xié)定間會有不相容的問題產(chǎn)生。對此，IDT也陸續(xù)推出相關解決方案，來解決無線充電的棘手問題。
標準之爭，孰優(yōu)孰劣?
Qi和A4WP是當今最重要的兩種無線充電技術，但其各自的優(yōu)點和缺點又是什么呢?誰又會在即將到來的無線充電技術大戰(zhàn)中脫穎而出呢?
Qi和A4WP是當今最重要的兩種無線充電技術，但其各自的優(yōu)點和缺點又是什么呢?誰又會在即將到來的無線充電技術大戰(zhàn)中脫穎而出呢?讓我們一起來看看國外科技媒體Android Authority帶來的分析。[!--empirenews.page--]
毫無疑問，無線充電將會是未來移動設備的一個發(fā)展方向，也是各大廠商爭相研究的熱點技術之一。其實在電子產(chǎn)品如此普及的今天，相信我們每個人手頭上都有若干個不同種類的充電器和充電線，使用起來非常不便。而無線充電技術正是為解決這個問題而產(chǎn)生的。無線充電技術一方面能讓用戶擺脫線纜的困擾，另一方面也能解決充電器的通用性問題。
但是，正如我們所看到的，無線充電技術還沒有被大規(guī)模應用，其原因主要在于目前有許多種不同的無線充電技術，而在眾多技術當中，Qi和A4WP無疑是最接近大規(guī)模應用的兩個。Qi是由WPC(無線充電聯(lián)盟)提出的一項技術，而今年1月正式定案的A4WP則是其最強大的競爭對手，而Qi和A4WP的競爭也可以看作是全球無線充電技術的爭奪大戰(zhàn)。
相比于A4WP來說，Qi的制定機構WPC是目前世界上最大的無線充電標準組織，其成員包括來自15個不同國家的137個合作伙伴，并已有一百多款搭載Qi技術的設備上市。但與此同時，包括高通、三星和德州儀器在內的一些重要成員同樣也是A4WP的支持者。此前三星就曾表示A4WP比Qi更具有潛力。
為了更好地理解這兩種無線充電技術各自有什么優(yōu)勢和劣勢，讓我們先簡單地了解一下無線充電的原理和這兩種技術區(qū)別。
無線充電的原理
無論不同的無線充電技術的差別有多大，它們背后的原理就是我們熟知的電磁感應現(xiàn)象，具體來說就是利用變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，再利用變化的磁場產(chǎn)生電場，從而產(chǎn)生電流為設備充電。
我們都知道一根通電導線周圍產(chǎn)生的磁場的方向垂直于電流方向，而且通常情況下是非常微弱的，但是如果將導線繞成圓形或者是螺形的話，相同方向的磁場便會疊加，從而形成較強的磁場。其實無線充電的原理就類似于我們生活中常見的變壓器，都是利用一個線圈中的電流在另一個線圈中產(chǎn)生電流。但區(qū)別于變壓器通過鐵芯傳導磁場的方式，無線充電設備中的感應線圈經(jīng)過了一些特殊的調整，是以空氣為介質傳導磁場的，從而產(chǎn)生感應電流。同時，和聲音的共振一樣，兩個線圈感應也需要設置一個共振頻率，使接收線圈和輸出線圈的頻率一致，從而在輸出線圈電流很小的情況下，也能在接收線圈中產(chǎn)生足夠強的感應電流。
IDT力推雙模芯片，大力促進無線充電普及 src="/News/UploadFile/2008/2013419153013496.jpg" width=508 height=263>
舉個例子，大家一定都聽說過一隊士兵在橋上齊步走最終把大橋振塌的故事吧，這是因為士兵踏步的頻率與大橋的固有頻率一致，從而能量更夠在最大程度上傳給大橋，最終導致大橋的坍塌。而對于無線充電技術來說，輸出線圈就相當于士兵，是能量的輸出方;而接收線圈則相當于橋，是能量的接收方，如果想讓能量傳輸效率最大化，就必須讓兩個線圈的頻率一致。
原理的實際應用
原理終歸是原理，而各大廠商究竟是如何實現(xiàn)這個原理的呢?其實非常簡單，僅僅需要一個通過交流電產(chǎn)生磁場的輸出線圈和一個用磁場產(chǎn)生電流的接收線圈就行了。于此同時，輸出線圈中的電流需要用LC回路(由電容和電感組成)調節(jié)至某一特定頻率，從而能在接收線圈中產(chǎn)生盡可能大的電流，保證較高的能量傳輸效率。
除此以外，設計師還需要解決諸如如何制造感應線圈，如何決定傳輸頻率，如何優(yōu)化充電時間和能源消耗等諸多實際問題，但這些問題都不在本文的討論范圍內。不過其中有一個非常重要的問題，那就是感應線圈的大小的確定并如何在傳輸效率、磁場強度和共振頻率之間尋找一個平衡點。在這個問題上，Qi和A4WP的選擇互不相同，最終導致了Qi技術小巧高效，而A4WP技術功率強大。
Qi無線充電技術——磁感應充電
Qi無線充電技術目前已得到較廣泛的應用，諾基亞Lumia 920、三星Galaxy S4和谷歌Nexus 4都支持該項技術。相比于A4WP，Qi采用了較小的感應線圈，從而能夠很容易地在較高頻率下傳輸能量。不過其缺點也很明顯，那就是充電的距離比較短，最大僅有幾個厘米。所以，采用Qi的無線充電設備都需要將手機等設備放在充電基座上，通常還有設有磁性固定裝置。而Qi另一個比較大的劣勢就是不支持多個設備同時充電。
為了改進這些缺點，有人提出在充電輸出裝置中放置多組小型線圈，以增加充電范圍，但耗電量無疑也會隨之增加，而且用戶依然需要在充電時將手機等設備精確地放置在有感應磁場的區(qū)域，以保持和充電基座較強的連接。為了進一步解決耗電量增加的問題，WPC在Qi技術中加入了一種通訊協(xié)議。通過這個協(xié)議，充電中的設備會“告訴”充電基座需要的電量或是充電已完成，而充電基座可以根據(jù)充電設備的需要調節(jié)輸出功率或者在充電完成后轉入節(jié)能模式。
除此以外，Qi另一個令人詬病的問題是在充電時可能會加熱手機等設備內部的導電材料，從而引起發(fā)熱。
總體來說，Qi是一項比較保守的無線充電技術，雖然能量傳輸效率較高，但是在實際使用中不夠靈活，對用戶的要求比較高。
A4WP無線充電技術——磁共振充電
在提高能量傳輸效率的問題上，A4WP的解決方案與Qi完全不同。相比于Qi，A4WP采用了更大的輸出線圈，能同時為多臺設備充電。同時由于設定了精確的共振頻率，即使微弱的感應磁場也能為設備充電，這意味著A4WP的充電范圍將會比Qi大得多。不過A4WP采用的磁共振無線充電技術的原理和Qi一樣，本質上都是電磁感應，只是在利用電磁感應的方式上有所不同而已。
雖然原理一樣，但是A4WP的使用效果與Qi完全不同。A4WP的充電范圍更大，理論上來說隔著物體也可以充電，同時也不需要準確地將設備擺放在充電基座上。此前，新西蘭一家名為Power by Proxi的公司曾推出過一種無線充電盒，把電池、手機、相機等放入盒子中即可自動充電。雖然這個無線充電盒沒有采用A4WP標準，但是其原理是一樣的。
和Qi一樣，A4WP也可以根據(jù)充電設備的數(shù)量和缺電狀況自動調整能量分配方案，以達到節(jié)能的目的。
從其特點來看，A4WP要比Qi方便不少，用戶不再需要像使用Qi無線充電設備時那樣將手機小心翼翼地擺放好，而且由于A4WP的充電范圍較大，將會支持一些形狀復雜的設備，比如相機。
而A4WP的缺點可能就在于給多個設備充電時其功率不能滿足要求。比如說當一個10W的A4WP無線充電器給三個5W的充電設備充電時，每臺設備的充電功率就會不足，充電時間也就會變長。所以對A4WP來說，真正的問題是其充電速度和效率。[!--empirenews.page--]
Qi vs A4WP：誰將會勝出?
因為目前還沒有采用A4WP技術的設備上市，所以在充電效率和電力消耗上哪個技術更優(yōu)秀還不得而知。但是可以預想一下兩種技術實際的應用狀況。對于家庭用戶來說，設備兼容性和效率才是他們最關心的兩個因素，從這個角度來說，兩者的差別并不大，不過A4WP還有略有優(yōu)勢的。而對咖啡廳之類公共場合來說，能夠為多個設備同時充電的A4WP無線充電器顯然更為實用。
不過，最有可能決定誰能勝出的因素還是這兩種技術的應用率，而在這方面，有著多家合作伙伴和一百多款上市設備的Qi遙遙領先。不過，像高通、三星、德州儀器這樣重要的合作伙伴同時也對A4WP展現(xiàn)除了濃厚的興趣。三星的一位發(fā)言人就曾表示三星看好A4WP技術，并愿意為A4WP建立其相應的生態(tài)環(huán)境。而這些移動設備行業(yè)巨頭的加入無疑會加快A4WP的普及。
就像所有的新技術一樣，市場接受A4WP也需要一段時間。雖然三星表示看好A4WP，但是其最新旗艦機型Galaxy S4采用的依然是Qi無線充電技術，或許三星將會在明年支持A4WP的設備?？梢?，A4WP還是需要一段時間才能最終完善技術并打響知名度。所以，在未來的一段時間內，Qi應該還會繼續(xù)穩(wěn)坐無線充電技術的頭把交椅。
雖然A4WP有各種各樣的優(yōu)點，但如果A4WP最終與Qi形成兩強爭霸的局面的話，兩者的不兼容性將會給用戶帶來不便。不過，我們還是希望采用A4WP的設備能夠早日到來。
何時才能迎來無線充電普及
你不是一個人在翹首期盼著“無線充電”技術能夠占據(jù)市場主流位置。
在我們給電子產(chǎn)品做設計的時候，在我們使用電子產(chǎn)品的時候，無線供電一直以來都是最為讓人翹首期盼的技術。它所能夠帶給人們的改變，再怎么強調其重要性都不過分。但是如果你再看看它向市場邁進的速度，實在是有夠慢的，到現(xiàn)在為止，還沒能走進千家萬戶。
為何會如此呢? 需要怎樣的技術才能讓它成為市場主流呢?
在過去的兩年時間里，我們其實看到了有很多無線充電的解決方案，大部分是在智能手機方向上。 它們要么是一個套子，要么是一個墊子，同樣我們看到了很多諸如“無線充電協(xié)會”(WPC)以及“無線充電聯(lián)盟”(A4WP)等標準化組織的形成。
每一個組織，每一項發(fā)明都聲稱自己搞出來的都是最棒的技術，可以引導世界走向一個無插頭的未來。但是就我的觀點而看，我們目前所見所聞的，都是一些夸夸其談，它們在電子終端上的功能性表現(xiàn)很差。
無線充電將不會像是WIFI一樣在辦公室或者家庭中那樣普遍，電力不可能像是無線數(shù)據(jù)一樣，非常方便安全的來回移動。要是有人聲稱電力能像數(shù)據(jù)一樣轉移的話，那么這家伙就是個騙子。同樣我們還需要考慮的是消費者的心理。消費者是否真的需要一個智能手機的充電系統(tǒng)，在手機上搞一個特殊套子?或者搞一個比USB線或者擴展基座還貴，體系還大的充電板子?還得把它們放在特殊的位置上才能工作? 其余還有各種技術性難題，比如更加漫長的充電時間，如果激活設備讓它能夠接收電流? 目前為止幾乎還沒有什么技術性的突破能夠讓這些產(chǎn)品或者標準在市場上大放異彩。
所以對于無線充電來說，究竟做到那些點才能打個漂亮的翻身仗呢? 我的觀點如下所述：
第一點，“接收電力”的技術必須足夠的迷你化，起碼能夠在手機上作為內置的一個系統(tǒng)，安裝在智能手機的處理器面板上。其實它應該做的更加的微型化，比鋰電池還小。這樣就能夠讓現(xiàn)有的數(shù)百萬的各種家用電子設備都能夠自行無線充電。
第二點， 就目前來說，人們還不得不去習慣這些無線的充電基站，不管是墊子還是盒子，你都得花費大量的時間和精力才能達到充電的效果。比如充電時間要比一般充電的長，比如要找到一個比較合適的位置才能讓它充上電等等。所以未來這些基站的性能和易用性必須得到提升。
最后，在充電過程中，必須保證絕對的安全。畢竟我們在這兒聊的主人公可是電啊。
過去的這十幾年時間，無論在家里還是在辦公室，我們都經(jīng)歷了翻天覆地的變化。有一些我們看得到，有一些我們看不到?？吹玫降氖俏覀兌紡纳暇W(wǎng)線中解放出來，用上了WIFI。但除此之外，還有的就是插座和插頭的數(shù)量正在呈驚人的速度遞增。在未來的十年時間里，毋庸置疑，我們將看到無線充電設施將把那些插座和插頭取而代之，出現(xiàn)在千家萬戶的桌面上和墻壁上。最終，無線充電技術將進入高難度技術條件才能實現(xiàn)的環(huán)境中，比如風力渦輪機組中，汽車上，以及用在潛入深海探測的機器人身上。
標準之爭阻礙無線充電普及
英國金融時報撰文指出，智能手機以及消費電子產(chǎn)品制造商都陷入了一場有關無線充電的標準之爭，這一局面可能導致無線化進程放緩。目前行業(yè)內出現(xiàn)了幾個大的聯(lián)盟，其中蘋果未參與任何聯(lián)盟，而是自行提交了無線充電技術專利申請。
蘋果(Apple)、高通(Qualcomm)以及三星(Samsung)等公司都在注冊專利，宣傳自己的標準，并面向未來結成對抗性的產(chǎn)業(yè)集團，無線充電意味著未來無需通過電線連接電源插座即可對電池進行充電，并讓電器運行。
無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium)是最具影響力的產(chǎn)業(yè)集團。超過130家公司是其成員，該聯(lián)盟的Qi技術已應用于120種產(chǎn)品，其中34款為手機，包括諾基亞(Nokia)的Lumia 920旗艦型智能手機。
但無線充電聯(lián)盟缺乏高通和三星等主要手機企業(yè)的支持，這兩家企業(yè)是其自行發(fā)起的Alliance for Wireless Power聯(lián)盟成員。
無線充電存在多種不同的技術標準。無線充電聯(lián)盟的Qi技術目前處于領先地位，它屬于電磁感應，要求充電時將設備準確放置在感應環(huán)內。
這種技術很可能被磁共振技術所取代，后者允許多個設備同時充電，并可將設備放置在距離電源數(shù)米之外。
研究機構IMS Research的分析師杰森•德普勞克斯(Jason dePreaux)表示：“此前我們曾經(jīng)歷過Blu-ray與HD-DVD以及VHS與Betamax的標準之爭，但當前的無線充電標準之爭所涉及的組織數(shù)量更多?！?/P>
寶潔旗下的電池制造商金霸王(Duracell)及其Power Matters Alliance聯(lián)盟、德國汽車制造商的一個聯(lián)盟和美國消費電子協(xié)會(Consumer Electronics Association)成員企業(yè)是其它競爭力量。蘋果目前未參與任何聯(lián)盟，而是自行提交了無線充電技術專利申請。
德普勞克斯表示：“大家都認為，無線充電要普及，需要有一套通行技術標準——你不會想要在機場為不同的技術標準設立多個充電座。這在一定程度上阻礙了該領域的發(fā)展?！盵!--empirenews.page--]
無線充電聯(lián)盟成員Fulton Innovation的高級技術主管戴夫•巴爾曼(Dave Baarman)認同德普勞克斯的觀點，稱各種類型的無線充電技術是可以統(tǒng)一的。
分析師則指出，不同的技術標準及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟使得預測無線充電市場的增長速度非常困難。IMS Research表示，每年能從無線充電技術中獲益的設備數(shù)量可能高達50億部，但預計使用這一技術的設備數(shù)量將從2012年的僅500萬部增長至2015年的約1億部。
需求巨大無線充電 無線充電技術勢必普及
從理論上說，電力可轉化為電磁波，從而實現(xiàn)電力的無線輸送。但由于電磁波在空間傳輸?shù)膿p耗極大，而當年電子元件的體積和成本都很大，因此“無線輸電”沒有像“有線輸電”那樣得到廣泛的應用。與此同時，真正的無線充電設備要復雜得多，需要解決線圈對齊、手機與充電板之間的交互、充電管理與控制等問題。
目前，無線充電技術尚存若干技術難題，如提高充電效率、降低成本、增加有效充電距離(Qi標準的設備與充電板的最大距離為4厘米)等。無線充電的電磁波傳輸過程中損耗較大(電磁輻射與距離的4次方成反比地衰減)，這就限定了各種標準的有效充電距離。因此，在提高能效轉換上，這一技術有相當大的提升和改進空間。
除了技術問題，眼下最棘手的是不同生產(chǎn)商的標準不一致，這就必須統(tǒng)一規(guī)范標準。否則，各廠商的設備無法兼容，會造成無線充電設備的浪費。目前有多種標準在競爭，比較主流的是Qi標準。專家估計，至少要到2014年才會有最終統(tǒng)一的無線充電標準。
無線充電技術一直是智能終端行業(yè)的熱點話題，消費者潛在需求巨大。美國市場研究機構近期發(fā)布的報告顯示，全球無線充電市場未來5年內將呈現(xiàn)井噴式增長，年復合增長率預計為57.6%。2011年，無線充電市場的產(chǎn)值僅為4.57億美元，至2020年，市場規(guī)模將達到150億美元。
相信在不久的將來，隨著技術的進步，無線充電技術必將大大普及，并給我們的生活帶來更快捷方便的體驗。我們所使用的許多電子產(chǎn)品，包括手機、相機和平板電腦等，都有望徹底告別充電線。
最終它會給我們帶來一個沒有插頭和插板的世界，讓我們拭目以待。
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