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2016-05-11

能同时给多台设备进行无线充电的 A4WP 技术,究竟是什么黑科技?

A4WP(Alliance for Wireless Power)又名Rezence, 是基于磁感应无线充电标准的替代性技术,由三星,Qualcomm、Intel Broadcom、Gill Industries、Integrated Device Technology(IDT)于 2012 年所发起并创立,已有超过 100 个成员。

此前深圳湾曾出过无线充电技术的相关报道,描述了无线充电的几项技术原理,这次我们将重点讲述 A4WP(Alliance for Wireless Power)技术及其背后的原理。

目前主要的无线充电的技术有两种,一是通过磁感应(magnetic induction)来分享电力,WPC(Wireless Power Consortium)与 Power Matters Alliance(PMA)等皆是基于此技术。另一种是通过磁共振原理(magnetic resonance)来传输能量,A4WP 即采用该技术。

与现有无线充电标准不同,A4WP 所依赖的磁共振技术无需进行一次和二次线圈紧密对准。相反地,其发射线圈够大,大到足以产生高磁场,可与接近初级线圈附近的次级线圈接合,且不只一个,而是多个。这意味着单一发射器可以对多个接收器(电话、平板计算机等)充电。

说人话就是,这种充电技术能带来更大的充电范围,并能穿透桌面和衣服等物体表面而不受干扰,用户还可以同时对多款设备进行充电,达到更好的用户体验。比如应用在咖啡厅或者餐馆,智能手机就可以放在餐桌上随时充电。

技术原理

A4WP 无线充电系统包括电力传送单元(PTU)和电力接收单元(PRU)两大部分。根据 A4WP 规范,一个 PTU 可以对多个 PRU 实现无线充电。

电力传送单元(PTU)中的系统设计由一个源直流电源(Source DC supply)、共振器、匹配单元、一个功率转换单元,和一个信令和控制单元所组成。

而电力接收单元(PRU)则是由一个谐振器、整流器、电源转换单元、信令和控制单元所组成。带有 PTU 和 PRU 的系统架构星型拓扑结构,在 PTU 和 PRU 之间有双向的信令进行交互及控制,该信令采用低功耗蓝牙来实现无线传输。

特点:

  ● 是一种基于松耦合磁共振的技术

  ● 在 Bluetooth Low Energy(2.4 GHz ISM 的频率范围)的频带之外通讯

  ● 电源传输频率为 6.78 兆赫

  ● 所接收到的 3.5 W 和 6.5 W 电力,适用于智能型手机之类的应用,预计未来将增加至 50 W ,以涵盖更多的消费性电子设备

  ● 相较于电流感应替代方案,承诺会提供更长的距离

优点:

  ● 相较于电感式替代方案,可潜在性的利用更低成本提供最大的自由空间

  ● 允许多设备充电

  ● 可扩展到更高的功率和穿戴式产品是其一大卖点

缺点:

  ● 在建立认证和测试机构方面,仍处于早期阶段

  ● 因独立的信令电路而增加成本

  ● 由于松散耦合的线圈结构,所以效率低(充电转化率低)

技术难点

磁共振无线充电技术难点在这几个部分:一是对转换效率有较大影响的线圈,一般联盟中响应的厂家才能实现;二是功率转换器件,通常由联盟中的半导体厂家来提供;三是实现信令的无线传输、充电的管理与控制的系统核心——低功耗蓝牙。

对于开发者而言,线圈和功率转换器件均采用联盟内符合标准的产品,他们主要开发的工作量及内容在于低功耗蓝牙,其核心是在一个低功耗蓝牙 SOC 上开发软件,实现信令的无线交互,以及系统的管理及控制。完成这部分需要对 A4WP 协议有较好的了解,同时也要对低功耗蓝牙协议及技术有了解。

而同时具备这两点需要一定的条件,开发者首先需要加入 A4WP 联盟才可以获得 A4WP 协议的详细文档,其次需要在低功耗蓝牙 SOC 上实现 A4WP 协议以及信令的传输及系统的控制。

作为国内为数不多的 A4WP 会员之一,深圳一家较早从事 A4WP 技术应用开发的企业——蓝科迅通科技,长期以来从事低功耗蓝牙产品的开发,目前已开发出基于 A4WP 的无线充电产品,其软件完全自主开发,具有相应的核心竞争力。

未来?

根据 HIS 的预估,全球无线充电市场预计将从 2013 年的 2.16 亿美元,增加 40 倍,到 2018 年达到 85 亿美元。但是,这个产业的发展会受到几个现存互不兼容标准的影响。展望未来,许多开发商关心的问题是,所有这些标准是否可以在一个作为无线充电之用的统一、经济实惠且高效的标准下共存。

基于此目的,在 CES2015 大会上,A4WP 与 PMA 两大阵营宣布合并,成为新的标准即 AirFuel 标准,AirFuel 实际上可看作是一个双模的标准。AirFuel 成员目前已经获得了在美国、中国等的监管批准。未来 AirFuel 将致力整合磁共振和磁感应技术,打造更加统一的无线充电标准。这是整个无线充电行业及联盟成员的一次大飞跃。

AirFuel 联盟主席罗恩-雷斯尼克(Ron Resnick)曾表示:「随着 A4WP 和 PMA 的合并,今年我们看到,整个行业都在加速整合,而由此带来的磁感应和磁共振充电产品的统一也确保了供电设备和用电设备之间的互操作性。无线充电正逐步成为标准充电形式,AirFuel 联盟则将继续屹立于创新前沿,打造出从磁感应到抢占市场先机的磁共振充电产品,再到未来的射频(RF)技术等安全高效的解决方案。」

责任编辑:林亿

转载、采访、投稿、团队报道联系公众号:shenzhenware
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深度技术好文!

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宋兴旺 2016-05-12 17:07

文章不错

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宋兴旺 2016-05-12 17:07

我做过一款无线快充10W。

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