iPhoneX無線充電器
2017年的iPhoneX最能打動消費者的莫過于色彩飽和度更高畫質更細膩的OLED全面屏，不過電源設計一向保守的iPhone終于用上了快充和無線充電同樣值得關注。相比有線快充，無線充電減少線纜并能實現一對多充電。在諾基亞和三星已經推出的量產機型的推動下無線充電市場并未普及，今年推出的三款iPhone支持無線充電能否加速無線充電市場的爆發(fā)?體驗還不完美的無線充電未來將走向何方?
蘋果入局，能否引爆無線充電市場?
蘋果2017年發(fā)布的iPhone8、iPhone8 Plus、iPhoneX三款手機新品都支持快充和無線充電，并且在iPhone發(fā)布后的10月25日，蘋果宣布收購了新西蘭一家創(chuàng)立于2007年，主要業(yè)務是無線充電方案的公司PowerbyProxi。蘋果的一系列舉措都是看好無線充電的表現，這也讓業(yè)界更加期待無線充電的爆發(fā)。要知道，三星從五年前的Note2就開始布局無線充電，并且Note5之后的旗艦手機都出廠自帶無線充電器，諾基亞也推出了支持無線充電的Nokia920、820，但都并未推動無線充電的普及，其中除了有體驗的問題，還有許多廠商在觀望蘋果的態(tài)度。此次蘋果的入局能否加速無線充電市場的爆發(fā)?
ROHM半導體(上海)有限公司設計中心助理經理陳行樂對記者表示：“與其說國內的相關廠商在觀望和跟風蘋果的無線充電，不如說是蘋果朝著這股市場的風在走。蘋果在以往的手機產品上電源設計相當保守，iPhone 8/Plus/X之前的產品都不帶快充功能，完全脫節(jié)于Android等市場的大方向。這次加持基于USB-PD快充協議的有線快充和無線充電新功能吸引了消費者的眼球。當然，以蘋果在手機市場的保有量，也值得其他廠商參與到無線充電這個陣營中來?！毙陆?NewEdge)CEO陸惠宏博士也表示：“iPhoneX已具備足夠影響力去驅動無線充電市場的發(fā)展, 目前市場開案有5倍的增加?！绷碛袠I(yè)內人士也表示，蘋果新品發(fā)布之后合作廠商對于相關MCU的詢問度明顯提高，預計2018年市場將呈數倍增長，更有國內廠商大膽預估明年其無線充電產品的出貨在千萬量級，足見市場熱度。
WPC主席Menno Treffers也預計，2017年將有3.25億無線充電產品，其中智能手機約3億，無線充電功能都用到了Qi技術，發(fā)射端約有0.75億規(guī)模。無線充電的接收和發(fā)射端的數量快速增長，預計無線充電接收端在2020和2025年分別將達10億、20億規(guī)模，發(fā)射端在2021年也將達約5億規(guī)模。
標準嚴格規(guī)范 芯片設計、測試保障無線充電安全
可見，憑借蘋果的影響力，業(yè)界普遍看好無線充電市場明年的發(fā)展。不過去年三星Note7電池爆炸事件之后，消費者對手機使用的安全增加了許多顧慮。Dialog公司中國區(qū)總經理何凌對此表示：“電池爆炸問題確實讓消費者對手機使用安全增加了許多顧慮，之前調查結果已經給出電池爆炸并非與充電方式有關。Dialog在手機快充充電器市場占有率超過70%，并沒有發(fā)現我們的合作客戶有電池爆炸現象。無線充電由于效率轉化以及結構設計等限制，充電電流一般都不會太大，但并不代表這就一定安全，若設計不當，例如不考慮結構限制而一味增大發(fā)射功率，同樣會有發(fā)熱甚至燒壞電纜的風險?！?br />
金屬異物也會帶來隱患，蘋果的說明就指出，iPhone使用磁感應技術進行無線充電， iPhone和充電器之間不能放置任何東西。磁性外殼或其他物體可能會降低性能或損壞某些信用卡，安全徽章，護照和鑰匙鏈中的磁條或RFID芯片。針對安全問題，陳行樂表示：“無線充電聯盟對充電安全性有嚴格的規(guī)范，特別是FOD異物檢測功能可以很好地避免芯片及線圈過熱現象，我們公司的研發(fā)工程師對此有絕招，我們的芯片不僅僅在功率傳輸過程中檢測Q-factor(Q值)，而且在功率傳輸之前就可以做到Pre Q值檢測，從而可以事先判斷是否有異物或者位置偏離。完全符合Qi規(guī)范的產品安全性更有保障?！?br />
陸惠宏博士同樣指出，Qi標準對 FOD、耐高低溫、耐電壓、耐電流做出了嚴格的規(guī)范，要保障產品的安全性必須過實驗室驗證并得到產品證書。據了解，在無線充電安規(guī)測試之中，最重要的一項便是金屬異物測試。當無線充電板與充電設備之間出現金屬異物(如銅板、信用卡芯片等)時，將會產生渦流，嚴重時可能產生攝氏90度以上高溫，非常危險。陸惠宏就建議無線充電便攜裝置使用比MCU方案更有耐溫保障的SOC架構方案。
芯片的設計及安全測試對保證充電安全十分重要，定制化方案又是另一種方法。何凌表示：“我們會針對不同客戶的不同應用來為客戶定制方案。其主要原因是每個產品的形態(tài)(例如結構設計、材料設計)是不同的，所以在設計上的挑戰(zhàn)也是千差萬別。我們在中國已幫助一些戰(zhàn)略性客戶根據他們的結構設計要求、電氣特性要求、ESD防護要求完成相關設計。與此同時，Dialog為提升充電效率會推出更多便利且多樣的設計?！?br />
體驗是普及關鍵 充電效率與自由度正在提升
安全性有了保障之后，體驗就是無線充電普及需要解決的關鍵問題。何凌認為：“無線充電的初衷是為了改善用戶體驗，在一定空間范圍內實現用戶自由充電(或用于防水的設備設計)，而Qi/A4WP等無線充電方式卻極大地限制了用戶使用自由度，在某種意義上來說和有線的傳統(tǒng)充電方式沒有實質區(qū)別。并且，新技術并不代表能很快讓消費者接受，有的手機廠商很早就在手機產品上配備了無線充電，但很少有用戶頻繁使用，其根本原因還是在于用戶體驗?！?br />
充電效率是充電體驗最直觀的感受，有線快充85%甚至90%的充電效率令人滿意，但受制于充電板質量、手機設計、手機背板材料等因素的影響，無線充電的平均效率在70%左右?！跋啾扔芯€快充技術，無線充電增加了線圈及整流兩部分功率轉換，也就造成了在傳輸功率等級上完全輸給了有線快充。然而，線圈廠商對感應磁通量上屏蔽材料等改進以及芯片廠商對整流MOSFET工藝的改善，已經取得了很大的成就。我們相信未來無線充電的效率會得到提升，也將給消費者帶更好的體驗?！标愋袠啡绱私忉専o線充電的效率還不夠令人滿意的原因及未來的提升。陸惠宏認為，無線通電效率跟主芯片架構及線圈都是重要因素，一個例子就是新捷SoC主芯片NE8151(TX 15w)+ NE6151(RX 15w)可在小米實測效率達89.5%。何凌則表示：“無線充電和有線充電是兩種不同的充電方式，其運用場景不同，所以要在完全相同的場景下對比充電效率參數是不科學的。無線充電效率的改善是需要做具體細化的，結合不同的產品形態(tài)，客戶物料的使用習慣以及產品所用的材料問題，提升效率的方式是不同的。我們可針對客戶的設計(例如通過發(fā)送結構設計、電路設計等)，為客戶選擇最優(yōu)方案?！?br />
影響無線充電體驗的另一個關鍵就是充電自由度，手機采用的Qi標準電磁感應無線充電目前需要緊貼充電底座并且對準位置，這與消費者的期待相去甚遠。能夠實現更高自由度的磁共振從技術是否會成為更好的選擇?陳行樂表示：“磁共振技術不是什么特有的技術，它僅僅是一種在提升傳輸距離過程中的技術演進，本質上還是屬于(法拉第)電磁感應機理，接收端其實會受到各種干擾，這就是為什么磁共振技術無法實時精準地鎖定同一頻率。目前來看，我們還是看好緊耦合的傳統(tǒng)電磁感應方式?！标懟莺陱牧硪粋€角度解釋：“磁共振搭配線圈因單價過高且良率及效率低于20%, 暫時無法把磁共振商品化。未來磁感應無線充電技術會往更棒體驗方向去加強, 隨著磁感應線圈規(guī)格更新及未來媒介技術更新, 能衍生出更快更方便更遠距離產品, 未來有機會把磁共振產品推往商品化。”
對于提升無線充電自由度，何凌介紹，Dialog 的NF近場充電沒有方向性要求，接收端可以在發(fā)射端的天線覆蓋范圍內隨意移動;NF+和MF中場方案甚至可以允許接收端和發(fā)射端之間有一定的距離，MF中場方案最遠距離可以達0.9米，其主要原因是采用Dialog的RF無線充電方式。
