無線充電系統(tǒng)設計原理與實作講析

　　5 設計最艱難的部份——安全

　　先前提到無線充電系統(tǒng)與電磁爐一樣會發(fā)射電磁波能量，這有兩大問題：

　　其一為當發(fā)射器上沒有放目標充電裝置時一樣在發(fā)射能量，長時間下會造成能源的浪費，不符合現(xiàn)在產(chǎn)品節(jié)能的趨勢。另外一個問題較嚴重，為當發(fā)射器上放的是金屬異物，電磁波對其加熱；這個狀況輕則燒毀裝置，重則發(fā)生火災危其人員生命財產(chǎn)。所以無線充電系統(tǒng)若要上市銷售，必需要有一個重要的功能即為“受電端目標物辨識”，當正確的目標物放置在發(fā)射器上才開始送電，若不是的話則不送電。用來偵測近距離裝置的方法有很多，但在無線充電系統(tǒng)上有一個問題就是無法采用昂貴的零件來完成這個功能，記住目前設計的只是一個充電器，若成本太高的話市場會無法接受這個功能。

　　而目前有兩個實用的方法來完成這個功能： 1. 磁力激活：在受電端上裝一個磁鐵，當發(fā)射端感應到磁力后開始發(fā)送能量，這個方法簡單有效，因為沒有人會無意中放一個磁鐵在發(fā)射器上讓它燒毀。2.感應線圈上的資料傳送：這是目前認為最安全的方法，與RFID的原理相同，利用兩個線圈內(nèi)的電力傳送中，包含資料碼一起傳送；這個方法最安全也是最難完成的，因為感應線圈上有高能量的電力傳輸、另外還包含了系統(tǒng)的噪聲與負載電流變化的干擾，如何有效的傳送資料碼是一大難題。

　　6 可變功率系統(tǒng)需建立在數(shù)據(jù)傳輸機制上

　　一個理想的系統(tǒng)為在無線充電發(fā)射器上放置不同的接收器，接收器可為不同的裝置從小電力的耳機到大功率的筆記型計算機，都應該要能對應不同的目標物；但每個接收裝置的電力需求都不一樣，這時發(fā)射器必需要能自動調節(jié)功率輸出。但這樣的功能要建立在發(fā)射器與接收器要能夠傳送資料碼來進行溝通，所以如何運用感應電力的線圈進行資料碼傳送是研發(fā)的要點。關于這個技術數(shù)年前已經(jīng)有多家公司投入開發(fā)，其每家公司的方法有差異在實作上的穩(wěn)定性也需要再經(jīng)過驗證。

　　7 無線充電共通標是理想?yún)s難以實現(xiàn)

　　目前有業(yè)者在推行無線充電標準，理想化的標準是可以跨品牌使用。這個是一個很理想化的目標，所謂的標準就針對兩個部份需要規(guī)范才能運作；第一就是要有共通的共振頻率，電力傳輸是需要透過預設好的共振頻率來傳送，發(fā)射器提供的電磁波能量之頻率需要是接收器的共振頻率才能得到好的轉換效率。第二就是標準的資料傳送碼或其它識別激活方式，發(fā)射器需要對應到正確的接收器才能開始送電。一個共通的標準的確是市場所期待的，目前在推動無線充電標準化的團體已經(jīng)運作多時，但在市面上的產(chǎn)品還算少見，這部份可以深入了解后可以發(fā)現(xiàn)一些問題，一部份是其標準尚未完整以致研發(fā)人員照規(guī)格書開發(fā)確無法順利將產(chǎn)品完成；另一個問題是該標準并不是免費的，當產(chǎn)品上市前需要先支付相關專利的權利金，所以共通標準是未來的趨勢，但目前實際應用還未成熟。

　　8 三大關鍵組件牽動三個產(chǎn)業(yè)鏈

　　就無線充電產(chǎn)品看有三大關鍵組件，其中有控制電路板、感應線圈、磁性材料。

　　目前無線充電尚在起步階段，市場預期接下來的二到三年會開始高度成長，而四年后將會變成品牌商品的標準備規(guī)格之一。這個市場的成長會牽動的產(chǎn)業(yè)鏈不只在電子產(chǎn)業(yè)，感應線圈需要精密治具生產(chǎn)這牽動的是機械工業(yè)，線圈上需要運用高效能電磁波屏蔽能力的磁性材料這牽動的是化學工業(yè)。所以一個產(chǎn)品的成長可以牽動三個產(chǎn)業(yè)鏈，因為這個產(chǎn)品并不是過去已經(jīng)存在的產(chǎn)品，而是全新的類別全新的應用，相關的材料都要重新開發(fā)生產(chǎn)，對經(jīng)營面來看這也是可以開發(fā)的新領域。