磁共振無線充電系統(tǒng)的發(fā)展與技術(shù)特點

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，也表明磁共振技術(shù)是未來發(fā)展的方向。

事實上在實際應(yīng)用中，磁共振技術(shù)能比較好的解決能量傳輸距離、位置無需對準、傳輸功率高和遠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所受限于有線電源外觀設(shè)計、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)用到電動汽車、醫(yī)療設(shè)備甚至是軍用設(shè)備等領(lǐng)域，而消費品市場由于三星、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，市場熱度進一步火熱。

無線充電的應(yīng)用市場最令人關(guān)注的是智能移動產(chǎn)品應(yīng)用，新一代智能移動產(chǎn)品追求更小體積，更方便使用，外觀設(shè)計優(yōu)異，令人煩惱的充電問題一直困擾著產(chǎn)品設(shè)計者。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，充電接口不會因腐蝕和多次插拔而損壞，更能滿足防水防塵的設(shè)計需求，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)行動裝置的需要，透過整合無線充電技術(shù)能大幅提升消費者使用經(jīng)驗已成為各家設(shè)備廠關(guān)注的重點。

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)先市場同業(yè)，成本更低。近期Wattfly發(fā)布全球首款A4WPRezence標準的發(fā)射器和接收器充電模組套裝，更計劃研發(fā)多模無線充電產(chǎn)品來滿足市場需求。

目前市場上主流的是磁感應(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)，主攻智能移動設(shè)備、游戲周邊產(chǎn)品、穿戴式運算產(chǎn)品等。而磁共振產(chǎn)品有著傳輸距離遠、遠距離效率高、可以一個發(fā)射器（充電板）同時對多個接收設(shè)備充電的特點，成為無線充電市場未來的發(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，通過交變電場產(chǎn)生交變磁場，再由磁場的變化帶動副線圈產(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，這種方式的特點就是工作原理簡單，技術(shù)相對成熟，但缺點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。直觀的理解是敲動一個音叉，附近相同單調(diào)的音叉也會因為共振的影響而振動起來，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。

當兩個物體的共振頻率相同時，能量會隨著振動不斷迭加，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，只需坐在上面讓下垂的雙腿同步擺動就能給秋千帶來動力的原理類似，我們通過小幅度擺動雙腳來帶動身體和秋千的大幅度擺動。磁共振技術(shù)利用一個弱耦合的磁場來誘發(fā)同頻率的副線圈產(chǎn)生共振，從而實現(xiàn)能量的共振傳遞。

磁共振技術(shù)的特點是能夠較容易實現(xiàn)遠距離無線能量傳輸，并且能由一個發(fā)射線圈向多個接收線圈同時傳遞能量，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)的磁場是用于誘導(dǎo)共振而不是直接由磁場傳遞能量，其在傳遞同樣能量時產(chǎn)生的磁場輻射相對于磁感應(yīng)技術(shù)要小得多，也減少了對健康影響的擔憂。

磁共振無線充電系統(tǒng)的設(shè)計需要掌握天線設(shè)計能力、超高頻率電源控制系統(tǒng)、諧振管理技術(shù)等先進技術(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)計提供專用的解決方案。