Iphone8帶動無線充電產業(yè)高飛，還需解決哪些技術難點？

“ ELEXCON2017深圳國際電子展今年開始特設“無線充電專區(qū)”，邀請國內外主流技術提供商以及新創(chuàng)技術公司參與。從即日起，ELEXCON2017將對無線充電和市場熱點持續(xù)追蹤報道，敬請留意！”

Iphone8將上無線充電，中國廠商何時跟上？

無線充電的主要優(yōu)勢是可將手機方便放置在充電器或桌面上，并且能夠在沒有雜亂電纜的情況下充電。這一點聽起來可能不算什么，但是消費者一旦體驗過無線充電，他們將永遠不愿再回到因為插拔電纜而帶來不便的時代。

隨著家庭，辦公室，汽車，酒店和娛樂場所的充電設備數(shù)量的增加和普及，使用者無需再顧慮電池，并且使用者數(shù)量也將持續(xù)不斷地增長。反過來，這也延長了電池的使用壽命。此外，無線充電也同時帶來其他好處，例如減少了連接器耗損，提高了可靠性，加強了系統(tǒng)的防水和防塵性能。

目前已經(jīng)搭載無線充電功能的手機

無線充電曾被三星在內的手機廠商視為超越蘋果的一大賣點，然而看起來目前無線充電功能并非剛需和標配。雖然看上去無線充電市場進展緩慢，但實際上經(jīng)過這幾年的發(fā)展，無線充電正處于一個高速發(fā)展的階段。有業(yè)內人士預計，到2017年底，全球一半以上的智能手機將配備無線充電功能，無線充電成為行業(yè)的標配會在2020年。根據(jù)調研機構IHS的預計，2016年已經(jīng)有超過25款智能手機、20款智能手表、200種充電板、150種智能手機殼和50款車型實現(xiàn)了無線充電功能。所以筆者認為，現(xiàn)階段無線電源技術已經(jīng)跨越初期應用技術鴻溝，預計在不久的將來普及率會繼續(xù)增長。

從今年開始，iphone8將搭載無線充的消息開始越傳越真，有傳聞稱蘋果將采用博通的無線充電模組?！拔覀儾环奖阍u價蘋果的事情，我只能說蘋果的確已經(jīng)加入WPC聯(lián)盟?！盬PC無線充電聯(lián)盟主席Menno Treffers表示。他同時表示，2017年將有3.25億部無線充電產品，其中3億部為移動手機。同時將有7500萬無線手機充電設備。到2020年無線充電手機將達到10億部，2025年達到20億部，2021年充電設備也將達到5億的量級。所有的家用充電設備都可支持qi標準，據(jù)統(tǒng)計已有400多種充電產品推出，目前的市場規(guī)模在每年6000-8000萬，潛在的市場達到5億。其中汽車無線充電是另一大市場，目前已經(jīng)有66款汽車支持qi無線充電。

近日，作為WPC聯(lián)盟最高級別成員之一的蘋果也參加了在深圳舉行的WPC全球無線充電聯(lián)盟大會，從某種意義上來說iphone8加入無線充電的信息已得到證明。包括華為、OPPO、VIVO、金立、努比亞、魅族、TCL在內的國產手機廠商都對無線充電表現(xiàn)出來強烈的興趣。

由于今年手機采用全面屏+光學式指紋識別+3D曲面玻璃逐漸成為潮流，無線充電技術將很好的滿足全面屏手機對于外觀設計以及信號屏蔽等方面的需求。此外，隨著未來5G通信技術對于手機功耗需求的增加，手機續(xù)航將成為一個大問題。目前業(yè)內出現(xiàn)的所謂“共享充電寶”的概念就試圖從共享經(jīng)濟的角度來解決手機續(xù)航的問題，而顯然基于無線充電的共享商業(yè)模式將更具價值和前景。

對于手機業(yè)來說，蘋果依然具有技術風向標的作用，因此蘋果采用無線充電技術，將對整個手機產業(yè)包括各中國手機品牌產生巨大影響。隨著蘋果新一代手機搭配無線充電功能，將會有更多的公共設施鋪設無線充電底座。中國市場又擁有無可比擬的發(fā)展基因，例如互聯(lián)網(wǎng)、共享經(jīng)濟模式、資本運作模式，甚至超過國外市場。應用場景多，消費者基數(shù)大，爆發(fā)性則更強。當然，預計到國內手機廠商跟進無線充電在設計周期上要一年到一年半的時間，進行設計、試產、驗證。整體來看，手機無線充電的爆發(fā)時間點將會出現(xiàn)在2017年底到2018年。

標準之爭，影響無線充電用戶體驗的主要技術難點？

影響無線充電普及的原因除了缺少蘋果這樣級別的公司來進行市場培育外，一個重要原因就是技術還存在一定差異，導致用戶體驗有問題。三星從Galaxy 5開始就采用無線充電，一直未能帶動市場的原因就是第一代無線充電技術還不完善，點對點充電，用戶體驗差。

評價一款無線充電產品的體驗好壞主要有三大指標：效率、自由度和可靠性。效率意味著充電的速度，傳遞的能量更高；自由度，消費者使用無線充電場的體驗、場景不斷提高，這對線圈的設計非常重要；可靠性，例如異物檢測，金屬如果暴露在磁場，就會引起發(fā)熱。

兩個無線充電的標準之爭

熟悉無線充電技術的朋友都知道，目前主流的兩大無線充電技術：磁共振（Qi）以及磁感應技術（A4WP）。隨后ARWP和PMA兩大標準宣布合并，聯(lián)盟更名為AirFuel Alliance（AirFuel）。在中高功率上，目前還沒有非常穩(wěn)定的應用場景，市場還不明晰；在15W以下的中小功率市場，隨著蘋果年初加入WPC無線充電聯(lián)盟，蘋果將推出的無線充電手機也會兼容Qi標準，Qi有望成為主流的行業(yè)標準。

目前市面上最主流的無線充電技術都是磁感應，絕大部分產品與WPC（Qi）標準兼容。高效率、高性價比的解決方案使得Qi在應用領域的競爭中成為明顯的贏家。相對而言，磁共振確實在空間和放置自由度方面有更大優(yōu)勢，但仍因效率差，EMI和更高的發(fā)送器成本而受阻。因此，與磁感應相比，磁共振迄今為止部署的基礎設施也明顯比較少。

從第一代到第三代無線充電芯片

由于未來的技術路線目前還不算特別明朗，因此目前各大無線充電芯片廠商傾向于采用多模產品來滿足所有標準。易沖無線首席執(zhí)行官潘思銘就表示，第一代無線充電以單模qi為主，在配件市場流行很長一段時間；第二代無線充電有所進步，雙模并只支持點對點的模式，但充電自由度有局限性；第三代無線充電芯片將更大程度提升自由度體驗。易充無線的芯片架構整流橋由可運行在高頻的低Rdson的N-FEF組成，穩(wěn)壓器為buck，可靈活控制外接電路，并可外接BLE模塊，充電自由度將大大提高。此外第三代無線充電芯片的成本可以做到更低，例如過去需80個線圈而今天只需要10個線圈達到同樣的效果，成本可以做到100元以下。

此外，隨著手機的功能越來越多，電池容量越來越大，手機的主板卻越來越小，在盡量不改動現(xiàn)有手機內部結構的同時還要把無線充電電路集成到手機主板PCB上對于設計提出了挑戰(zhàn)。這個時候就需要從粉末、基礎原材料到線圈扁平線等通過各種研發(fā)降低整體線圈模組的厚度。易沖無線和順絡電子合作研發(fā)的MQPRF扁平線圈，在同等功率下，減少了基材占據(jù)的厚度，而且漆包線皮膜相對FPC線圈的覆蓋膜更薄，線圈的傳輸效率更高，可以做到0.23mm左右，厚度遠小于同行的0.3mm，同時可提供定制化需求，并具有良好的熱管理性能。未來這個值有進一步下降空間，據(jù)悉可下探到0.2 mm。這對于越做越薄的智能手機導入無線充電模組大有幫助。

不管是有線充電還是無線充電，在充電過程中手機都會發(fā)熱，在大功率快充時手機發(fā)熱更甚，因此，在無線充電的過程中手機必須要有優(yōu)秀的熱管理。而目前，大多數(shù)熱管理實現(xiàn)方式是當IC達到過溫保護點后就會停止工作，待IC溫度降到安全工作溫度后再重新工作，這樣會使得充電時間大大延長，也降低了用戶體驗。

另外，要做到在無線充電的同時不影響到手機的其他功能，還需要無線充電與手機的其他模塊并存工作。如手機在無線充電的過程中，用戶同時也在手機上看電影，用戶肯定不想看到無線充電會對LCD屏幕造成影響（出現(xiàn)條紋或屏幕觸摸失效）；又比如手機在無線充電的同時進行免提通話，用戶肯定不想聽到的語音是斷續(xù)的。為了防止出現(xiàn)上述情況，不僅僅需要優(yōu)秀的無線充電電路設計，還需要有優(yōu)秀的手機結構設計、線圈設計、電磁兼容設計和可靠性測試。

共享充電？未來無線充電的新應用場景？

目前，主要的無線充電應用是手機和智能手表的充電。筆者認為，無線充電未來的應用空間想象將會很大。例如共享充電模式，是智能手機除了本身能夠被無線充電，更能夠充當雙向電源。這種新穎的概念允許智能手機用戶從手機“借”一些電來對其智能手表或附件進行充電。因此未來的無線充電將支持手機和手機只見互相充電。

此外，汽車市場提供了與其他無線技術相結合的理想應用，并為用戶提供了完整無線的體驗。想象一下當進入你的車：把你的手機放在駕駛員和乘客座位之間的充電板上。手機開始使用Qi無線充電進行充電，并且允許汽車識別用戶。座椅位置和鏡子根據(jù)您的預設偏好進行調整。然后手機通過wifi（或其他）聯(lián)網(wǎng)，開始播放您喜歡的音樂，加載您的聯(lián)系人列表，并導航到您的下一個目的地。這是一個無線電源傳輸與無線數(shù)據(jù)傳輸相結合的完整無線體驗。

未來，我們將會在家庭、辦公室（通常嵌入家具或電子設備中）、汽車、餐廳和公共場所以及公共交通工具中看到無線充電發(fā)送設備的增長。從無線充電技術本身來看，未來進一步提升傳輸功率、縮短充電時間同時降低傳輸溫度和更高的自由度將成為趨勢。

關于ELEXCON2017深圳國際電子展暨嵌入式系統(tǒng)展：作為華南地區(qū)規(guī)模最大的專業(yè)電子和嵌入式技術展，ELEXCON2017將于2017年12月21-23日在深圳會展中心舉行。從元件到系統(tǒng)，從設計到制造，ELEXCON2017將匯聚超過800家重要供應商提供的最新技術和產品，覆蓋的熱點涵蓋：嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、電力電子、人機交互與生物識別、無線充電、醫(yī)療電子、傳感器、電動汽車、智能制造等。更多詳情，請登陸：www.elexcon.com