无线充电百花齐放，设计如何选择？

无线充电应用在技术上已相对成熟，目前TI、IDT、Renesas Electronics等芯片商已有对应解决方案提出，对于产品开发所需的解决方案，已有多元选择，同时搭配相对成熟的Tx/Rx线圈套件，仅需功能集成搭配产品最佳化调校，即可开发具无线充电集成应用功能的加值产品…

无线充电应用技术成熟，已有大量现成的集成方案可用，如下图所示为IDT无线充电应用集成方案。

图为IDT无线充电应用集成方案

此外，因应智能型手机、平板计算机等行动产品的电池续航力受限问题，PowerBank等外接式电源产品市场热卖，而PowerBank技术门槛低、加上市场竞争趋于白热化，目前相关产品可创造的毛利空间相对有限，较高阶的PowerBank产品，除持续朝向更高蓄电容量、多埠同时输出等功能性设计方向外，新一代的PowerBank产品则朝向集成更前卫的无线充电技术方案，以满足新一代具无线充电功能的行动装置充电应用需求。

无线充电技术运行原理：

 

集成无线充电设计成新潮流

近来如Nokia在新款手机Lumia已大力推广新一代无线充电应用集成，对于终端产品来说，集成无线充电方案不只可以达到更简便的充电应用形式外，对于硬件的机构设计，还有更多好处，例如，产品机构外壳不需要因为充电需求而需要设置充电金属接点、金手指，对于行动产品在机箱要求密闭性、防水、防尘设计需求，也更能达到设计要求，不只充电应用可以达到无线集成，搭配原本就相对完整的数据传输、语音无线传输技术方案，行动装置可以做到机构完全不需开孔、同时可保有完整的应用弹性。

面对未来行动装置纷纷转向集成无线充电技术的新潮流，在PowerBank的设计集成方案中，也酝酿集成新一代无线充电应用的设计产品，透过无线充电功能集成，不但可让原先毛利就持续压缩的PowerBank产品扩充产品价值与利润空间，同时，也可提供使用者更具扩展性与便捷的产品充电方案集成。

无线充电技术成熟 集成PowerBank应用机会大

目前在无线充电联盟(Wireless Power Consortium；WPC)和相关充电设备产品业者努力下，现在提供无线充电技术、安全设计技术、充电效率改善等应用需求，在各方面已能达到稳定与商品化设计雏形，而在行动装置大厂方面，已有Nokia抢先大量推出集成无线充电技术的应用产品，后继还有相关行动装置大厂加入集成无线充电功能支持对应产品开发，相关配件、周边产品的市场规模可期。

使用无线充电的好处相当多，最基本的产品技术优势即是用户可以不用再为不同设备准备对应的充电器，此设计进展所获得的好处相当多，不只是用户手边的数据传输线缆、充电变压器等可以达到更共通的无线应用设计，而不用像以前一样每台装置、设备都必须配上一组充电器，对产品终端制造商来说可以因为多设备的设计无线充电功能兼容，进而可在出货直接减省充电器或精简形式包装，让终端产品的价格更具市场竞争力。

不管行动装置是否支持无线充电，基本上对于PowerBank产品的需求依旧存在，而市场趋势渐渐朝向集成无线充电应用方案，一方面可藉由集成无线充电应用支持增加PowerBank产品市场竞争力，同时也可透过加值功能集成加大产品的获利空间。

无线充电技术Qi规范让应用产品有方向

而无线充电解决终端产品方面，目前在技术上已有长足进步！包含美国、韩国、日本等大厂，均已有推出集成无线充电方案的应用产品，相关应用解决方案也日趋完整，而无线充电技术正因为完全不需要透过电源线、充电缆线来进行内置电池的蓄能动作，对行动使用者来说已是极具吸引力的应用方案。
 

为了确保不同厂牌、制造商所开发的终端装置，可在无线充电环境下进行更有效率的充电应用，无线充电联盟(WPC)已发布新的无线充电标准「Qi」，检视无线化的电源传输应用概念，其实是利用交流电(AC)通过一次侧线圈所产生的磁场，搭配部分磁场、与其它线圈(二次侧线圈)之耦合现象所产生感应二次侧线圈之电流，达到无线化传输电能之目的。而为使无线化所传输的电能更具效率，基本上需加强一次侧、二次侧线圈间的谐振效果，技术原理概念可追溯至Nikola Tesla实验验证。 

 

无线充电技术实用性高，可在完全不需任何线材、装置可尽可能减少开孔条件下，进行无线传输电力转移，为PowerBank产品热门集成技术方案。

目前相对成熟的无线充电技术，仍以小功率应用产品为主，如智能型行动电话产品，就相当适合采行无线充电技术，在小功率无线充电应用环境中，由Tx发送器以耦合线圈的周围产生磁场，藉此提供给Rx适配器方进行电能转换，基本上小功率无线充电应用环境属于一种封闭型态的回路进行运行，而适配器为依据Qi无线充电应用规范进行设计，搭配调变线圈的互感磁场进行传送讯息至发送器端，由充电标的装置(行动装置)进行所需电能转换之需求调整，将信息传递给Tx进行输出调节运行。

集成无线充电，充电安全不能忽视

目前随行动装置提供的无线充电Tx配件，多半仅是将AC市电转换至无线充电Tx平台的设计AC-DC应用方案，对于PowerBank产品的集成需求来说，为直接将内建之续能锂电池之DC电源来源，直接提供给无线电源系统，再透过内建之DSP(数码讯号处理器)进行发送功率的调校输出，同时产生交互控制信号进行充电侧与电力发送侧彼此进行最佳化的电能转换。

无线充电解决方案日趋成熟，集成型芯片方案可简化设计复杂度，将大量离散元件一一集成，不只更节能、载板面积也可尽可能缩减。
 

而利用集成芯片的设计方案，可大量减省离散元件的使用量，不只可简化设计方案，也可令终端产品设计的成本与体积降低。以现有成熟的无线充电应用方案观察，验证实际产品的充电效能可发现，目前无线充电产品的能源转换率约在75%上下，最高可达到超过90%的转换率，实用性已能满足应用需求。

 

无线充电系统的Rx与Tx电路设计，实际转换能源为透过线圈经由产生的磁场产生耦合，进行能量传递。Aoke Technology

在一般的状况下，无线充电系统容易受钱币、铝箔、回纹针等金属材料影响，因为金属材料若与Tx形成之电能转换磁场产生耦合，将会在非Rx线圈的金属材料上产生金属温升，在实验环境下温升可达到超过摄氏80度以上。因此在PowerBank集成无线充电的应用方案中，必须避免在充电进行过程中因为周边环境的金属材料、产生寄生耦合现象，不只是避免转换效率降低，同时也可确保整体应用环境安全。

对于无线充电应用来说，虽说能源转换率已达到一定高效率表现，为了避免使用上产生危险，基本上仍须搭配安全应用机制，例如无线传输过程在传输系统中不能有金属物，以避免金属物与Tx产生之磁场产生耦合而造成温升，而金属物的温升会因为过热而达到塑料机箱的融点而导致PowerBank产品外壳出现熔毁或更严重的故障损坏。

因此，在实际集成产品上仍须追加补强之安全设计机制，例如，在进行充电程序前，Tx方面必须先进行外部物体侦测，对周边金属材料的感测状况进行确认，而充电进行过程中也必须监控Rx装置的位置是否仍在最佳电能无线转移位置，而充电期间有无金属物介入充电场域中，避免干扰无线充电效率或影响无线充电安全。