磁共振無(wú)線(xiàn)充電系統的發(fā)展與技術(shù)特點(diǎn)

近期磁共振 (Magnetic Resonance；MR) 無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的能見(jiàn)度顯著(zhù)上升，無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟 (Wireless Power Consortium；WPC) 與無(wú)線(xiàn)充電方案陣營(yíng) A4WP (Alliance for WirelessPower) 最近幾乎同時(shí)發(fā)布 1.2 規范，宣傳支持磁共振無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。其中 WPC 的 1.2 規范更向下兼容1.1的磁感應技術(shù)，很明顯的兩在陣營(yíng)正在搶占磁共振技術(shù)的應用市場(chǎng)，也表明磁共振技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的方向。

事實(shí)上在實(shí)際應用中，磁共振技術(shù)能比較好的解決能量傳輸距離、位置無(wú)需對準、傳輸功率高和遠距離傳輸效率更好等問(wèn)題，各種應用也如雨后春筍般大量涌出。為了解決過(guò)往許多場(chǎng)所受限于有線(xiàn)電源外觀(guān)設計、防塵防水、重復插拔可靠性等問(wèn)題，目前磁共振無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)正迅速被應用到電動(dòng)汽車(chē)、醫療設備甚至是軍用設備等領(lǐng)域，而消費品市場(chǎng)由于三星、LG等公司正式內置無(wú)線(xiàn)充電，蘋(píng)果iWatch手表也使用了無(wú)線(xiàn)充電，市場(chǎng)熱度進(jìn)一步火熱。

無(wú)線(xiàn)充電的應用市場(chǎng)最令人關(guān)注的是智能移動(dòng)產(chǎn)品應用，新一代智能移動(dòng)產(chǎn)品追求更小體積，更方便使用，外觀(guān)設計優(yōu)異，令人煩惱的充電問(wèn)題一直困擾著(zhù)產(chǎn)品設計者。透過(guò)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，不但智能產(chǎn)品可以使用隨意放置充電，充電接口不會(huì )因腐蝕和多次插拔而損壞，更能滿(mǎn)足防水防塵的設計需求，加上現行無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的效率和傳輸功率已經(jīng)能滿(mǎn)足多數行動(dòng)裝置的需要，透過(guò)整合無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)能大幅提升消費者使用經(jīng)驗已成為各家設備廠(chǎng)關(guān)注的重點(diǎn)。

十銓科技 (Team Group)旗下的Wattfly無(wú)線(xiàn)充電品牌（www.wattflypower.com）是目前少數擁有獨家磁共振技術(shù)的企業(yè)，除了常見(jiàn)的Qi磁感應無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品外，還著(zhù)力發(fā)展為各種行業(yè)應用而訂制設計的磁共振無(wú)線(xiàn)充電模塊，產(chǎn)品解決方案含蓋了醫療、軍用、穿戴式設備、傳感器、智能平板、戶(hù)外三防產(chǎn)品、玩具、燈具、家具等，目前已發(fā)表的模塊產(chǎn)品更在規格上領(lǐng)先市場(chǎng)同業(yè)，成本更低。近期Wattfly發(fā)布全球首款A4WPRezence標準的發(fā)射器和接收器充電模組套裝，更計劃研發(fā)多模無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

目前市場(chǎng)上主流的是磁感應 (Magnetic Induction；MI) 產(chǎn)品，但在 WPC1.2 規范發(fā)布后，也開(kāi)始轉向磁共振技術(shù)，主攻智能移動(dòng)設備、游戲周邊產(chǎn)品、穿戴式運算產(chǎn)品等。而磁共振產(chǎn)品有著(zhù)傳輸距離遠、遠距離效率高、可以一個(gè)發(fā)射器（充電板）同時(shí)對多個(gè)接收設備充電的特點(diǎn)，成為無(wú)線(xiàn)充電市場(chǎng)未來(lái)的發(fā)展方向，眾多的國際知名企業(yè)都紛紛投入研發(fā)。然而磁共振技術(shù)查對于磁感應技術(shù)有更高的技術(shù)難度，更高的頻率導致電源管理和諧振控制變得更加困難，量產(chǎn)工藝也面臨挑戰，這也是目前市場(chǎng)上只有極少數企業(yè)掌握核心技術(shù)的原因。

在工作原理上，磁感應技術(shù)的工作原理是建構在法拉第電磁感應定律之上，通過(guò)交變電場(chǎng)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，再由磁場(chǎng)的變化帶動(dòng)副線(xiàn)圈產(chǎn)生感應電流，直觀(guān)的理解和常見(jiàn)的變壓器原理差異不大，這種方式的特點(diǎn)就是工作原理簡(jiǎn)單，技術(shù)相對成熟，但缺點(diǎn)就是受限于電磁感應的特性，主副線(xiàn)圈的工作距離難以大幅突破，而且很容易產(chǎn)生金屬加熱作用（同電磁爐工作原理）。磁共振技術(shù)使用的原理則是以相同諧振頻率的天線(xiàn)透過(guò)共振傳遞能量。直觀(guān)的理解是敲動(dòng)一個(gè)音叉，附近相同單調的音叉也會(huì )因為共振的影響而振動(dòng)起來(lái)，能量可以在相同共振頻率的物體間非常高效率地傳遞，而頻率不同的物體基本不吸收能量。

當兩個(gè)物體的共振頻率相同時(shí)，能量會(huì )隨著(zhù)振動(dòng)不斷迭加，在系統中產(chǎn)生越來(lái)越大的能量，這也好比我們蕩秋千時(shí)，只需坐在上面讓下垂的雙腿同步擺動(dòng)就能給秋千帶來(lái)動(dòng)力的原理類(lèi)似，我們通過(guò)小幅度擺動(dòng)雙腳來(lái)帶動(dòng)身體和秋千的大幅度擺動(dòng)。磁共振技術(shù)利用一個(gè)弱耦合的磁場(chǎng)來(lái)誘發(fā)同頻率的副線(xiàn)圈產(chǎn)生共振，從而實(shí)現能量的共振傳遞。

磁共振技術(shù)的特點(diǎn)是能夠較容易實(shí)現遠距離無(wú)線(xiàn)能量傳輸，并且能由一個(gè)發(fā)射線(xiàn)圈向多個(gè)接收線(xiàn)圈同時(shí)傳遞能量，而且能量的傳遞可以是雙向的，如果系統需要，也可以由接收線(xiàn)圈反過(guò)來(lái)向發(fā)射線(xiàn)圈傳遞能量。由于磁共振技術(shù)的磁場(chǎng)是用于誘導共振而不是直接由磁場(chǎng)傳遞能量，其在傳遞同樣能量時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)輻射相對于磁感應技術(shù)要小得多，也減少了對健康影響的擔憂(yōu)。

磁共振無(wú)線(xiàn)充電系統的設計需要掌握天線(xiàn)設計能力、超高頻率電源控制系統、諧振管理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，作為極少數掌握核心技術(shù)的Wattfly，提供了模組訂制服務(wù)，可以為各種產(chǎn)品設計提供專(zhuān)用的解決方案。