無(wú)線充電動(dòng)向

　　未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景

　　WPC目前是唯一為不足5W的低功率應(yīng)用制定了規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織。據(jù)悉，WPC聯(lián)盟正在為中功率(125W)制訂標(biāo)準(zhǔn)，涉及到筆記本充電和電動(dòng)工具的充電。

　　展望未來(lái)的WPC的應(yīng)用場(chǎng)景，會(huì)出現(xiàn)中高功率的無(wú)線充電解決方案。如圖3，電視下面可有一個(gè)pad，通過(guò)線圈耦合實(shí)現(xiàn)。筆記本電腦現(xiàn)在很少用到DVD/CD光驅(qū)，可以把光驅(qū)部分換成無(wú)線充電器。機(jī)場(chǎng)或者充電樁也可以做無(wú)線充電設(shè)備。辦公桌、會(huì)議桌可提供無(wú)線充電方式，休閑娛樂(lè)和社交場(chǎng)合也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，也有一些大型汽車廠商在研發(fā)此類裝置。

　　據(jù)TI(德州儀器)電池管理方案市場(chǎng)拓展經(jīng)理文司華介紹，現(xiàn)在具體應(yīng)用場(chǎng)景主要在公共場(chǎng)合率先展開(kāi)，例如學(xué)校教室旁的iPad或手機(jī)充電車。另外一個(gè)不錯(cuò)的應(yīng)用場(chǎng)景是車載手機(jī)充電。至于會(huì)議室或家庭應(yīng)用，可能用戶接受還需要一些時(shí)間。

　　無(wú)線充電方案

　　典型的無(wú)線充電方案可以分成兩部分(如圖4)。左側(cè)是TX(發(fā)射器)，右側(cè)是RX(接收器)。

　　左側(cè)實(shí)現(xiàn)AC到DC，無(wú)線的部分是指終端部分和電源是無(wú)線關(guān)聯(lián)的，這個(gè)部分的核心是線圈，線圈作為一個(gè)最關(guān)鍵的整體，具有單向電源傳輸和單向通信傳輸。

　　因?yàn)橛袩o(wú)線線圈的存在，能夠巧妙地把Power(電)和通訊結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)單向的傳輸。電源部分有一個(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)器，會(huì)對(duì)線圈上的信號(hào)進(jìn)行傳感(電流和電壓的傳感)，然后回到控制器、驅(qū)動(dòng)器，協(xié)調(diào)整個(gè)無(wú)線的能量運(yùn)作。

　　右側(cè)接收端的線圈接收到這個(gè)信號(hào)和能量以后，進(jìn)行整流(把產(chǎn)生出來(lái)的交流信號(hào)變成直流信號(hào))，然后進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，例如目前TI發(fā)布的bqTESLA產(chǎn)品是5V的產(chǎn)品，在5V時(shí)，負(fù)載可以帶動(dòng)1A的負(fù)載，最高功率是5W?？刂破魍ㄟ^(guò)線圈對(duì)信號(hào)進(jìn)行小幅干擾。

　　TI推出的無(wú)線充電方案

　　根據(jù)此理念，TI推出了bqTESLA，這是由物理學(xué)家特斯拉(Tesla)的名字演變而來(lái)，意味著無(wú)線充電變成現(xiàn)實(shí)。據(jù)TI的文司華介紹，bqTESLA芯片組的特點(diǎn)是小型、集成。

　　bqTESLA芯片組包括發(fā)射端和接收端。TI目前已公布兩套解決方案，第一代是bqTESLA100LP，以分立式組件為基準(zhǔn)，2010年11月推出。第二代是bqTESLA150LP，建立在集成型單芯片bq51013接收器方案基礎(chǔ)之上，可優(yōu)化性能、尺寸和成本(第二代RX+第一代TX)，2011年4月推出。

　　在小型化方面，第二代產(chǎn)品的bq51013只有3mm×1.9mm，2.5W設(shè)計(jì)的PCB(印制電路板)是15mm×50mm×1.5mm，加上線圈可以用在手機(jī)背殼上面(圖5)，當(dāng)然整個(gè)方案會(huì)比現(xiàn)有的手機(jī)背殼稍微厚一點(diǎn)。

　　發(fā)射端對(duì)空間大小沒(méi)有特別苛求，但發(fā)射端的產(chǎn)品也希望做得美觀(薄型)。

　　無(wú)線充電的距離與效率

　　關(guān)于無(wú)線充電的距離，WPC的標(biāo)準(zhǔn)是5mm，因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)后會(huì)顯現(xiàn)輻射問(wèn)題。從輻射角度看，無(wú)線電場(chǎng)的發(fā)射沒(méi)有方向性，如果要達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸，要提高共振的頻率，此時(shí)大家使 用手機(jī)時(shí)就有點(diǎn)想法了，擔(dān)心自己手機(jī)的輻射。

　　WPC的網(wǎng)站[1]上有很多討論輻射問(wèn)題的，其中一個(gè)討論列舉了非電離的電磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，但沒(méi)有具體的結(jié)論，大意是如果要遠(yuǎn)距離充電，要實(shí)現(xiàn)充電所達(dá)到的電源(能量)的級(jí)別，電磁場(chǎng)的強(qiáng)度應(yīng)該是超過(guò)人體所能夠承受的限度。

　　在距離5mm時(shí)，TI的第二代芯片的效率是73%。第一代是70%。因此從效率角度，不能與帶導(dǎo)線電源相提并論，因?yàn)楦咝У拈_(kāi)關(guān)式電源可以達(dá)到90%的能效。

　　那么，為何還要發(fā)展無(wú)線充電?TI的文司華稱，TI對(duì)無(wú)線充電的發(fā)展思路是希望一套傳輸發(fā)射端可以取代多套帶導(dǎo)線的充電器，如果是1：1充電，恐怕是比不過(guò)有線充電的。

　　70%~73%效率時(shí)，散熱如何解決的?對(duì)于5W充電，會(huì)有1.5W左右的損耗，分配在接收端和發(fā)射端兩邊。散熱很多原因是由于線圈本身的內(nèi)阻，以及中間形成損耗的散熱，這需要通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)解決，例如發(fā)射端空間較大，散熱應(yīng)該不是問(wèn)題;接收端線圈背后的空間可以用一些簡(jiǎn)單的鋁片和石墨片散熱。

　　無(wú)線未來(lái)將挑戰(zhàn)USB

　　目前，USB有線充電已經(jīng)十分普及，無(wú)線充電是否會(huì)和USB形成競(jìng)爭(zhēng)?USB出現(xiàn)之前也有很多不同的充電標(biāo)準(zhǔn)，例如12V、19V方案，曾經(jīng)有人判斷USB很早以前就應(yīng)該消失了，但是USB被大眾接受了。

　　因此，最終要看無(wú)線充電能不能確實(shí)切合用戶的利益，是否優(yōu)于USB充電(包括數(shù)據(jù)傳輸和充電的便利)。很多WPC成員的愿景是，幾年之后，攜帶移動(dòng)產(chǎn)品時(shí)不再另帶一根線。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]WPC的技術(shù)規(guī)范與指南[R/OL].www.wirelesspowerconsortium.com