無(wú)線(xiàn)充電系統的運作受負載變化影響。目前，移動(dòng)設備為了縮短充電時(shí)間，充電過(guò)程中所需要的電流較過(guò)去有所增加。對于較大的設備(例如平板電腦)，Qi規格的5W功率已不夠使用。因此，市場(chǎng)發(fā)展的重點(diǎn)將著(zhù)眼于實(shí)現更大功率。另外，受電設備本身大多并非穩定地抽取電流(動(dòng)態(tài)負載)。系統需要依據負載變化，自動(dòng)調整、修正系統的操作組態(tài)。

無(wú)線(xiàn)充電簡(jiǎn)單來(lái)看是不經(jīng)過(guò)導電線(xiàn)來(lái)傳遞電能，由供電設備傳遞到充電設備，但實(shí)際操作上卻有相當多的技術(shù)挑戰。富達通科技公司總經(jīng)理蔡明球介紹，無(wú)線(xiàn)充電的技術(shù)手段有很多，但目前唯一可以量產(chǎn)且通過(guò)相關(guān)的電磁檢驗法規的技術(shù)只有利用線(xiàn)圈的電磁感應式方法。

然而，這種方式的有效感應距離相當短，有效的感應距離約只有圓型線(xiàn)圈半徑的一半以下，超過(guò)這個(gè)距離后就效率就會(huì )很差。目前推廣中的Qi標準其線(xiàn)圈半徑約20mm，有效距離就在10mm以下。在推廣時(shí)，這樣短的有效距離常被當作缺點(diǎn)進(jìn)行批判，但也因為在這樣短的距離下，運作時(shí)不會(huì )有太多的電磁能量散逸，所以相關(guān)的電磁檢驗也較容易通過(guò)。電磁感應式操作頻率也較低，約在100kHz頻段，整體生產(chǎn)成本也可以容易地降低到被接受的范圍。這種技術(shù)在接下來(lái)的幾年將被大量采用。

另一種技術(shù)為磁共振，也是利用線(xiàn)圈來(lái)傳送電力。不同的是，磁共振的發(fā)射與接收線(xiàn)圈中間會(huì )加入由線(xiàn)圈與電容串接組成的共振腔，用來(lái)放大能量。磁共振的頻率約在10MHz頻段。這樣的頻率下在驅動(dòng)、整流組件選用上都相當困難，因此在成本上將難以降低。另外，由于頻率較高，要通過(guò)電磁檢驗法規也較為麻煩，以目前的技術(shù)狀況看來(lái)，磁共振的系統短期內無(wú)法大量生產(chǎn)銷(xiāo)售。因此，當用于量產(chǎn)時(shí)，電磁感應式方法要求更高的效率與功率、更可靠的安全機制。當成本控制在市場(chǎng)接受的范圍內時(shí)，無(wú)線(xiàn)充電就會(huì )得到普及。

深圳市威特爾科技有限公司技術(shù)總監趙志斌認為，未來(lái)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)有可能覆蓋整個(gè)微功率用電器范圍，全面采用無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)加二次電池的產(chǎn)品供電方案將取代當前采用干電池設計的產(chǎn)品供電方案。這是在現有技術(shù)條件下可以預見(jiàn)到的最大市場(chǎng)，它也最能夠實(shí)現綠色環(huán)保效益。在大功率應用方向上，如果超導材料取得了極大進(jìn)步，能夠在常溫或者零下幾十度的溫度上實(shí)現超導，那么大功率無(wú)線(xiàn)充電也會(huì )得到很大的市場(chǎng)，例如在電動(dòng)汽車(chē)充電方向上。由于超導的發(fā)展更多地取決于超導材料技術(shù)的研究進(jìn)展，所以目前來(lái)看，還是應該著(zhù)眼于微功率應用方向才比較實(shí)際。

為了達到調整系統操作組態(tài)的功能和控制輸出電力的輸出端(Tx)，需要知道接收端(Rx)的狀態(tài)。蔡明球指出，由于Tx與Rx間并沒(méi)有實(shí)體導線(xiàn)連接，狀態(tài)傳遞需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信。在無(wú)線(xiàn)充電器上建立通信(WiFi、藍牙等)的成本太高，因此，通過(guò)Tx上的供電線(xiàn)圈與Rx上的受電線(xiàn)圈在電力傳送的同時(shí)進(jìn)行數據交換才是量產(chǎn)的作法。Qi系統也是采用這種方法。所謂標準規格的兼容性也是指數據信號內的格式與內容是否符合規范。實(shí)際操作上這種方式在產(chǎn)品端將會(huì )遇到非常困難的技術(shù)問(wèn)題。

在線(xiàn)圈上的電力傳送與數據傳送會(huì )相互牽制，當功率輸出過(guò)大或動(dòng)態(tài)負載的情況下都會(huì )使數據傳送失敗。而靠數據傳遞來(lái)辨識Rx受電設備的Tx供電端失去來(lái)自Rx的數據時(shí)，應該判為Rx已經(jīng)離開(kāi)供電平臺而切斷電力輸出。在充電平板若有金屬品，電力發(fā)射將會(huì )對金屬加熱造成危險。因此，需要解決的一個(gè)問(wèn)題是，如何在供電與受電線(xiàn)圈上穩定傳送數據，且不受到負載狀況影響。

另外，數據傳送可以解決Tx端對Rx端的辨識與功率調節的問(wèn)題，但有個(gè)盲點(diǎn)就是，在Tx供電線(xiàn)圈與Rx受電線(xiàn)圈之間若有小型的金屬體(金屬異物)造成部分遮蔽，依然可以傳送數據和電力�？墒�，有部分能量將會(huì )對金屬異物加熱造成危險，這部分需要另外的金屬異物檢測機制來(lái)防止這一缺失。這個(gè)部分將會(huì )難以偵測。因為系統內有相當多的因素會(huì )影響到線(xiàn)圈上的輸出特性，所以需要正確偵測在供電線(xiàn)圈上是否存在有可能造成危險的金屬異物。

他表示，富達通在投入無(wú)線(xiàn)充電系統的研發(fā)過(guò)程中，在早期就遇到這些技術(shù)挑戰，并開(kāi)發(fā)出了以下幾個(gè)技術(shù)方案予以解決。

感應式電源供應器中計時(shí)同步型數據傳輸的方法：這個(gè)方法在供電端與受電端之間建立一個(gè)通信系統，使供電端可以正確地識別來(lái)自受電端的所有傳送數據，并且排除了因為動(dòng)態(tài)負載產(chǎn)生的噪聲與其它干擾的問(wèn)題，達到數據穩定傳送的功能。

感應式電源供應器中控制同步整流開(kāi)關(guān)進(jìn)行數據傳輸的設備：在Rx受電端上需要透過(guò)線(xiàn)圈反饋數據信號到Tx端進(jìn)行數據解析，而電路需要同時(shí)具備良好的接收電力整流轉換效率與明確的反饋數據兩個(gè)功能。在這個(gè)技術(shù)中兼顧了這兩個(gè)方面，不論是在低電流輸出的空載還是大電流輸出下，都可以達到優(yōu)異的轉換效率和數據的穩定反饋。

感應式電源供應器及其金屬異物檢知方法：正確在供電線(xiàn)圈上識別是否有金屬異物是一項困難技術(shù)，因為在正確使用的Rx受電端放置后，也會(huì )有類(lèi)似金屬異物的電性反應。富達通發(fā)展了一個(gè)復雜算法，在Tx端電路的主控制IC上進(jìn)行分析運算，可以精確地分辨出可能會(huì )加熱引起危險的金屬異物的存在，并進(jìn)行相應的保護動(dòng)作。

圖1：富達通α4原型評估板。

對于未來(lái)有何新品推出，他談到，富達通在明年第一季度將會(huì )推出性能更好的α4系列產(chǎn)品(見(jiàn)圖)。該系列具備極寬的模塊工作電壓范圍(3.5V~24V)；在3.5V驅動(dòng)下即可輸出5W到RX端；采用12V驅動(dòng)時(shí)可以輸出60W功率。α4系列擁有更高的轉換效率，在一般線(xiàn)圈條件下平均轉換效率達80%，在最佳線(xiàn)圈條件下效率可達92%(這里的效率指的是由Tx端的直流驅動(dòng)輸入到RX端的輸出負載的電流比例，目前市售品效率約在70%以下)。另外，它還具有精準的金屬異物檢知功能和更好的安全性。

為移動(dòng)設備打造無(wú)線(xiàn)充電組件

威特爾的產(chǎn)品具有最薄的厚度和最低的發(fā)熱，同時(shí)其成本也可以接受。趙志斌指出，目前來(lái)看，無(wú)線(xiàn)充電設計主要的問(wèn)題在于接收組件和接收芯片都沒(méi)有很理想的產(chǎn)品可以采用。威特爾已經(jīng)在組建接收組件的生產(chǎn)線(xiàn)，并且開(kāi)始了接收芯片的設計。

目前，威特爾已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成了iPhone 4 的無(wú)線(xiàn)充電護套。正在開(kāi)發(fā)三星Galaxy 3的無(wú)線(xiàn)充電背殼、iPhone 5 無(wú)線(xiàn)充電護套。另外，待諾基亞820上市后，該公司也會(huì )開(kāi)發(fā)相應的無(wú)線(xiàn)充電背殼。威特爾還會(huì )提供一款帶有移動(dòng)電源功能的充電底座，進(jìn)一步方便使用者并且方便用戶(hù)連接現有的USB2.0充電插口。除過(guò)手機方面的無(wú)線(xiàn)充電應用外，威特爾還在開(kāi)發(fā)一些電子蠟燭等適合于采用無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的產(chǎn)品。