磁共振無線充電系統(tǒng)的發(fā)展與技術(shù)特點(diǎn)

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

事實(shí)上在實(shí)際應(yīng)用中，磁共振技術(shù)能比較好的解決能量傳輸距離、位置無需對(duì)準(zhǔn)、傳輸功率高和遠(yuǎn)距離傳輸效率更好等問題，各種應(yīng)用也如雨后春筍般大量涌出。為了解決過往許多場(chǎng)所受限于有線電源外觀設(shè)計(jì)、防塵防水、重復(fù)插拔可靠性等問題，目前磁共振無線充電技術(shù)正迅速被應(yīng)用到電動(dòng)汽車、醫(yī)療設(shè)備甚至是軍用設(shè)備等領(lǐng)域，而消費(fèi)品市場(chǎng)由于三星、LG等公司正式內(nèi)置無線充電，蘋果iWatch手表也使用了無線充電，市場(chǎng)熱度進(jìn)一步火熱。

無線充電的應(yīng)用市場(chǎng)最令人關(guān)注的是智能移動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)用，新一代智能移動(dòng)產(chǎn)品追求更小體積，更方便使用，外觀設(shè)計(jì)優(yōu)異，令人煩惱的充電問題一直困擾著產(chǎn)品設(shè)計(jì)者。透過無線充電技術(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，更能滿足防水防塵的設(shè)計(jì)需求，加上現(xiàn)行無線充電技術(shù)的效率和傳輸功率已經(jīng)能滿足多數(shù)行動(dòng)裝置的需要，透過整合無線充電技術(shù)能大幅提升消費(fèi)者使用經(jīng)驗(yàn)已成為各家設(shè)備廠關(guān)注的重點(diǎn)。

十銓科技 (Team Group)旗下的Wattfly無線充電品牌（www.wattflypower.com）是目前少數(shù)擁有獨(dú)家磁共振技術(shù)的企業(yè)，除了常見的Qi磁感應(yīng)無線充電產(chǎn)品外，還著力發(fā)展為各種行業(yè)應(yīng)用而訂制設(shè)計(jì)的磁共振無線充電模塊，產(chǎn)品解決方案含蓋了醫(yī)療、軍用、穿戴式設(shè)備、傳感器、智能平板、戶外三防產(chǎn)品、玩具、燈具、家具等，目前已發(fā)表的模塊產(chǎn)品更在規(guī)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(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射器和接收器充電模組套裝，更計(jì)劃研發(fā)多模無線充電產(chǎn)品來滿足市場(chǎng)需求。

目前市場(chǎng)上主流的是磁感應(yīng) (Magnetic Induction；MI) 產(chǎn)品，但在 WPC1.2 規(guī)范發(fā)布后，也開始轉(zhuǎn)向磁共振技術(shù)，主攻智能移動(dòng)設(shè)備、游戲周邊產(chǎn)品、穿戴式運(yùn)算產(chǎn)品等。而磁共振產(chǎn)品有著傳輸距離遠(yuǎn)、遠(yuǎn)距離效率高、可以一個(gè)發(fā)射器（充電板）同時(shí)對(duì)多個(gè)接收設(shè)備充電的特點(diǎn)，成為無線充電市場(chǎng)未來的發(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(duì)于磁感應(yīng)技術(shù)有更高的技術(shù)難度，更高的頻率導(dǎo)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(zhàn)，這也是目前市場(chǎng)上只有極少數(shù)企業(yè)掌握核心技術(shù)的原因。

在工作原理上，磁感應(yīng)技術(shù)的工作原理是建構(gòu)在法拉第電磁感應(yīng)定律之上，通過交變電場(chǎng)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，再由磁場(chǎng)的變化帶動(dòng)副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，直觀的理解和常見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(duì)成熟，但缺點(diǎn)就是受限于電磁感應(yīng)的特性，主副線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透過共振傳遞能量。直觀的理解是敲動(dòng)一個(gè)音叉，附近相同單調(diào)的音叉也會(huì)因?yàn)楣舱竦挠绊懚駝?dòng)起來，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(dāng)兩個(gè)物體的共振頻率相同時(shí)，能量會(huì)隨著振動(dòng)不斷迭加，在系統(tǒng)中產(chǎn)生越來越大的能量，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)就能給秋千帶來動(dòng)力的原理類似，我們通過小幅度擺動(dòng)雙腳來帶動(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)來誘發(fā)同頻率的副線圈產(chǎn)生共振，從而實(shí)現(xiàn)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(xiàn)遠(yuǎn)距離無線能量傳輸，并且能由一個(gè)發(fā)射線圈向多個(gè)接收線圈同時(shí)傳遞能量，而且能量的傳遞可以是雙向的，如果系統(tǒng)需要，也可以由接收線圈反過來向發(fā)射線圈傳遞能量。由于磁共振技術(shù)的磁場(chǎng)是用于誘導(dǎo)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(duì)于磁感應(yīng)技術(shù)要小得多，也減少了對(duì)健康影響的擔(dān)憂。

磁共振無線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要掌握天線設(shè)計(jì)能力、超高頻率電源控制系統(tǒng)、諧振管理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，作為極少數(shù)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(shè)計(jì)提供專用的解決方案。