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即將翻轉未來的無線充電技術

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PowerByProxi公司消費性科技事業開發部副總Tony Francesca
PowerByProxi公司消費性科技事業開發部副總Tony Francesca

紐西蘭PowerByProxi公司,前身是紐西蘭奧克蘭大學(UoA)的無線電源研發團隊,從事無線技術開發長達25年之久,也有全球一流的無線電源工程師。7年前整個研究團隊從奧克蘭大學分立,成立PowerByProxi公司,並且從消費端、商業端、工業端甚至醫療院所各種應用領域,專注研發出多種從毫瓦到千瓦功耗的有線、無線等電源充電與應用相關技術,像是即時充電技術、點對點、多點對多點的無線收發器,以及傳送電源與數據於一體的工業用CANBus匯流排等等。

一切事務即將無線化

PowerByProxi公司消費性科技事業開發部副總Tony Francesca指出,公司目前累積多達50種以上的應用,並取得全球309項關於無線充電技術的相關專利。目前合作的客戶與合作夥伴,有台灣泰科電子(TE Connectivity)、三星(Samsung)、韓廠SEMCO、德儀(TI)與凌力爾特(Linear Technology)等。

Tony Francesca認為,過去110年來,一切事物皆朝無線化的趨勢發展,特別是最近20年來,電腦?消費性產品朝無線化發展的趨勢特別明顯。像是我們成功剪掉了電話線,而有了無線電話與行動電話等產品的誕生;剪掉音源線,而有藍牙耳機的出現;拔除數據網路線,改用更方便的Wi-Fi無線網路技術;以及目前的視訊連接線,改用更快速的Wi-Fi 802.11ac的Miracast,或WiGig 802.11ad等超高速無線技術。接下來的下一步,要剪掉的是電源線,將來的行動裝置可能不再有電源線,而是充滿著以無線充電技術所創造的一切無線的新時代。

目前全球已有超過682項產品,支援並加入由PowerbyProxi開發的Qi無線充電技術,特別是三星(Samsung) Galaxy S6與S6 Edge旗艦智慧手機均內建Qi無線充電技術,因三星掌握全球第一大智慧手機的出貨量,使得運用Qi無線充電技術的行動裝置數量越來越龐大,變成全球無線充電的標準。

無線充電技術的進化

無線充電技術的演進,由上一代磁感應(Inductive) Qi無線充電技術進化,也就是改採磁共振(Resonant)技術的Qi v1.2,於2015年1月奧克蘭舉辦的無線充電聯盟(WPC)大會中正式公佈。Resonant Qi提供更高充電功率,智慧充電功能,能針對手機或平板等多樣化裝置,提供7.5W、15W或多功率混合充電,不僅擺放位置不受限,且支援非平面接觸式充電,並維持與上一代僅支援磁感應的Qi v1.1相容;最重要的是提升能源效率並符合相關EMC相容規範,解決了EMI電磁輻射外洩的疑慮,且已經通過最大無線充電平台的相容性測試。

Tony進一步說明新的Resonant Qi v1.2的智慧充電設計。它是採取多充電線圈排列(Multi-Coil Charger)方式,採上排三個、中排四個、下排三個的柵欄陣列模式,每個線圈位置有相互重疊,無論手機或平板裝置怎麼擺放,至少會覆蓋一組完整的充電線圈區域,不論擺放到哪個位置,離該裝置最近的線圈,會自動感應並形成閉環充電迴路進行磁感應或磁共振充電。

過去採單線圈充電(Single Coil Charger)設計時,因為會有部份線圈沒被覆蓋到的情況,使得進行無線充電時,會有較大能量的電磁場外洩疑慮。也由於Resonant Qi採多線圈、分割區域充電設計,以手機7.5W/1A供電功率?電流分析,經過每個劃分區域的充電轉換效率,至少都有67%、最大則有71%的無線充電轉換效率。

安全性設計上,Resonat Qi具備智慧外來異物偵測功能,僅在放置支援Qi無線充電規格的手機、平板行動裝置時,相鄰的磁共振線圈才會產生電磁波,讓支援Resonant Qi的裝置能夠感應並進行充電作業;若是隨便放上硬幣或金屬物,甚至是不支援Resonant Qi無線充電規範的手機、平板或行動裝置,則無線充電板壓根不會啟動任何線圈的充電功能,避免不必要的能源消耗與電磁輻射干擾(EMI),使產品能夠遵守相關電磁相容(EMC)規範。

無線充電起飛  即將翻轉未來

Tony最後總結,當三星這個全球第一大智慧手機大廠將旗下旗艦手機Galaxy S6、S6 Edge內建Qi無線充電技術時,龐大的出貨量使得無線充電技術得以加速導入,成為行動裝置市場的主流應用。

而納入磁共振(Resonance)技術的Qi v1.2,能夠提供更高的充電電流與供電功率,能更快速的進行無線充電並縮短充電時間,同時具備手機、平板等多裝置、多功率、混合充電的智慧充電模式,手機或平板擺放位置不受任何限制,也支援非平面接觸式的無線充電,同時維持跟既有Qi v1.1的往前相容能力。

Resonant Qi v1.2提供了更高的充電轉換效率,其多線圈設計,輔以智慧的異物偵測功能(Forein Object Detection;FOD),可以避免因手機、平板等裝置擺放位置不湊巧,或者非支援Qi充電的金屬物件掉落於充電面板的表面,而啟動了無線充電線圈進行充電,造成電磁波外洩與形成電磁干擾的安全性疑慮。無線充電時代已經來臨,即將翻轉既有電源線行動裝置的未來!