無線充電功能迎來春天,但後續技術還未成型

如今隨著手機行業競爭的日益加劇,廠商們為了增強自家產品的競爭力,往往則會公佈一些前瞻性的技術。

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例如小米方面在先前已經將新旗艦小米10系列的無線充電功率提升至30W之後,公佈了新的無線閃充技術,高達40W的無線充電+MI-FC 閃充技術,而在其所公佈的測試結果中顯示,這一無線充電技術充滿4000mAh 電池僅需40鐘。

無線充電功能迎來春天,但後續技術還未成型

無獨有偶,vivo 方面推出的新款概念機 APEX 2020上,更是實現了挑戰行業天花板的無線充電解決方案——60W無線超快閃充,並且做到了兼顧電池容量與機身空間,只需20分鐘即可充滿2000mAh電池。事實上無論是小米還是 vivo 日前公佈的無線快充技術,其實已經達到了目前市場上主流智慧型手機的有線快充水準。

不知不覺之間,有著多年歷史的無線充電技術,如今在智慧型手機上也迎來了高速發展期。自三星方面從 Galaxy Note5和 Galaxy S6上開始支援無線充電以來,蘋果方面在2017年秋季推出的 iPhone X 和 iPhone 8系列上也加入了這一功能,而隨著這個全球市場最具代表性的品牌涉足,無線充電如今幾乎已經成為了高階機型的標配。

無線充電功能迎來春天,但後續技術還未成型根據小米集團副總裁常程日前在社群媒體上公佈的訊息顯示,小米方面自2018年3月首發7.5W無線快充,同年10月首發10W無線快充,2019年2月首發20W無線快充,並在2019年9月首發30W無線快充。而隨著小米和 vivo 剛剛推出的40W和60W無線快充技術,其充電功率也已經在不斷向有線快充看齊。

眾所周知,業界目前應用範圍最廣的無線充電方案,其實就是電路設計簡單,並且成本相對較低的電磁感應式。根本原理就是發射端即充電板發生交變電流,透過線圈產生磁場,引起周圍磁場變化,然後對附近的線圈產生感應電動勢,進而在接收端產生電流。

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而制約無線充電速度的關鍵,則是能量轉化效率的問題。在電磁感應模型中,電能轉換磁場能,再由磁場能變為電能的過程必然存在一定的能量損耗,並且由於比有線充電多了感應線圈這個「中間商」之後,能量轉化率也將有著大幅的降低。

自從有線快充功率實現了長足的進步之後,如今業界中的有線快充主要有高通QC 所代表的高壓快充方案,以及 OPPO VOOC 閃充所代表的低壓大電流方案兩大流派。而少了線纜的無線充電必然不可能使用低壓大電流方案,因此高壓快充也就隨之成為了首選,事實上在小米公佈的40W無線快充演示影片中顯示,其充電電壓達到了18V,也從側面證實了這一點。

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但高壓快充方案在充電過程中的發熱量,則會要遠勝於低壓大電流的解決方案,這也是為什麼在夏天環境溫度高的時候,手機的無線充電功率基本達不到廠商標稱值,而在冬天,則明顯充電速率更高的原因。因此在同等充電功率下,無線充電需要在散熱方面上付出更大的代價,而此前蘋果方面曾發佈的 AirPower,被取消的重要原因據稱就是因為無法解決線圈堆疊所導致的熱量聚集問題。

那麼為什麼手機廠商明知道在無線充電上使用高壓方案實現更高的功率並非完美無缺,還會繼續使用呢?其實從目前的已知訊息來看,這是因為作為暫時還沒有更好的解決辦法。而基於射頻(RF)的無線充電解決方案,現階段還離商用遙遙無期。無線充電功能迎來春天,但後續技術還未成型

這裡我們以 Energous 的 WattUp 無線充電技術為例,其為了實現無線電波充電的功能,就必須分為發射和接收(transmitter&receiver)兩個部分。使用天線陣列發射無線電波的可控波束,以及藍牙低功耗解決方案來作為無線發送器和接收器之間的帶外數據通信通路,進而在設備周圍形成小型能量包,而在這個能量包中,充電板的接收天線能夠接收這種射頻能量,然後為電池進行充電。

然而,射頻方案的關鍵是波束成形(5G同款核心技術)IC和率放大器IC,以實現了完整的遠距離發射系統,但可惜的是,至今為止 WattUp 技術並未迎來曙光。去年春節期間曾有外媒報導稱,vivo與 Energous 已經就無線充電技術展開合作,由 Energous 提供的技術支援幫助 vivo 打造基於 RF無線充電技術的智慧型手機產品。

無線充電功能迎來春天,但後續技術還未成型但在一年時間過去了之後,如今不僅使用 RF無線充電技術的 vivo 手機沒有蹤影,vivo方面更是已經轉身加入了 WPC 無線充電聯盟,擁抱了國際無線充電標準規範Qi。而至於說基於射頻(RF)的無線充電方案是否還有未來,其實可能還要看5G技術未來的發展,如果上游供應商,例如 Dialog 的波束成形 IC 和功率放大器 IC 能夠為充電系統實現足夠高的功率,可能這一技術就還有大規模商用的那一天。

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