無(wú)線(xiàn)充電動(dòng)向

　　未來(lái)應用場(chǎng)景

　　WPC目前是唯一為不足5W的低功率應用制定了規范的行業(yè)標準組織。據悉，WPC聯(lián)盟正在為中功率(125W)制訂標準，涉及到筆記本充電和電動(dòng)工具的充電。

　　展望未來(lái)的WPC的應用場(chǎng)景，會(huì )出現中高功率的無(wú)線(xiàn)充電解決方案。如圖3，電視下面可有一個(gè)pad，通過(guò)線(xiàn)圈耦合實(shí)現。筆記本電腦現在很少用到DVD/CD光驅?zhuān)梢园压怛尣糠謸Q成無(wú)線(xiàn)充電器。機場(chǎng)或者充電樁也可以做無(wú)線(xiàn)充電設備。辦公桌、會(huì )議桌可提供無(wú)線(xiàn)充電方式，休閑娛樂(lè )和社交場(chǎng)合也可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)充電，也有一些大型汽車(chē)廠(chǎng)商在研發(fā)此類(lèi)裝置。

　　據TI(德州儀器)電池管理方案市場(chǎng)拓展經(jīng)理文司華介紹，現在具體應用場(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或手機充電車(chē)。另外一個(gè)不錯的應用場(chǎng)景是車(chē)載手機充電。至于會(huì )議室或家庭應用，可能用戶(hù)接受還需要一些時(shí)間。

　　無(wú)線(xiàn)充電方案

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

　　左側實(shí)現AC到DC，無(wú)線(xiàn)的部分是指終端部分和電源是無(wú)線(xiàn)關(guān)聯(lián)的，這個(gè)部分的核心是線(xiàn)圈，線(xiàn)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。

　　因為有無(wú)線(xiàn)線(xiàn)圈的存在，能夠巧妙地把Power(電)和通訊結合在一起，實(shí)現單向的傳輸。電源部分有一個(gè)簡(jiǎn)單的驅動(dòng)器，會(huì )對線(xiàn)圈上的信號進(jìn)行傳感(電流和電壓的傳感)，然后回到控制器、驅動(dòng)器，協(xié)調整個(gè)無(wú)線(xiàn)的能量運作。

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

　　TI推出的無(wú)線(xiàn)充電方案

　　根據此理念，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(zhù)無(wú)線(xiàn)充電變成現實(shí)。據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，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設計的PCB(印制電路板)是15mm×50mm×1.5mm，加上線(xiàn)圈可以用在手機背殼上面(圖5)，當然整個(gè)方案會(huì )比現有的手機背殼稍微厚一點(diǎn)。

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

　　無(wú)線(xiàn)充電的距離與效率

　　關(guān)于無(wú)線(xiàn)充電的距離，WPC的標準是5mm，因為距離遠后會(huì )顯現輻射問(wèn)題。從輻射角度看，無(wú)線(xiàn)電場(chǎng)的發(fā)射沒(méi)有方向性，如果要達到遠距離傳輸，要提高共振的頻率，此時(shí)大家使 用手機時(shí)就有點(diǎn)想法了，擔心自己手機的輻射。

　　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)數據，但沒(méi)有具體的結論，大意是如果要遠距離充電，要實(shí)現充電所達到的電源(能量)的級別，電磁場(chǎng)的強度應該是超過(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，不能與帶導線(xiàn)電源相提并論，因為高效的開(kāi)關(guān)式電源可以達到90%的能效。

　　那么，為何還要發(fā)展無(wú)線(xiàn)充電?TI的文司華稱(chēng)，TI對無(wú)線(xiàn)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線(xiàn)的充電器，如果是1：1充電，恐怕是比不過(guò)有線(xiàn)充電的。

　　70%~73%效率時(shí)，散熱如何解決的?對于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(xiàn)圈本身的內阻，以及中間形成損耗的散熱，這需要通過(guò)合理的設計來(lái)解決，例如發(fā)射端空間較大，散熱應該不是問(wèn)題;接收端線(xiàn)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(xiàn)未來(lái)將挑戰USB

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

　　因此，最終要看無(wú)線(xiàn)充電能不能確實(shí)切合用戶(hù)的利益，是否優(yōu)于USB充電(包括數據傳輸和充電的便利)。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(xiàn)。

　　參考文獻：

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