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無線充電功率攀升,快充與安全需兼得

? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:周凱揚(yáng) ? 2021-10-25 08:00 ? 次閱讀
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無線充電在過去的一年又有了長足的進(jìn)展,既有新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,也有手機(jī)、智能家居、汽車與可穿戴設(shè)備等新品繼續(xù)普及無線充電技術(shù),比如蘋果的MagSafe。5W至15W的無線充電基本已經(jīng)成了不少智能設(shè)備的標(biāo)配,而手機(jī)廠商更是一馬當(dāng)先,不少專有協(xié)議也在探索更高的充電功率。
MagSafe充電器 / Apple
當(dāng)下不同的無線充電功率造就了不通用兼容的亂象,甚至還引發(fā)了一系列安全問題。除了充電性能差之外,還有部分無線充電器采用劣質(zhì)低成本的部件制成,做工較差,很可能會對接收端的設(shè)備造成永久損壞,甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸等危害人身安全的事故。這類安全問題該如何解決,遠(yuǎn)比一味提升功率要重要得多。

新標(biāo)準(zhǔn)的崛起

WPC于今年年初推出了Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn),引入了四大改變,身份鑒權(quán)、異物檢測改善和測試相關(guān)的增強(qiáng),并增加了EPP5功率級。雖然目前并沒有新增對更大充電功率的支持,但在安全性、易用性和規(guī)范性方面有了大幅的提升。大功率的存在帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)的問題,為此Qi 1.3標(biāo)準(zhǔn)引入了身份鑒權(quán)這一功能特性。
當(dāng)接收設(shè)備檢測到附近發(fā)射設(shè)備的存在時(shí),會使用短程通信協(xié)議向發(fā)射設(shè)備請求認(rèn)證密鑰,接著用預(yù)定義的算法來確定發(fā)射設(shè)備的認(rèn)證狀態(tài)。一旦完成鑒權(quán),接收設(shè)備會向發(fā)射設(shè)備請求所需的充電功率,以確保安全充電。而當(dāng)發(fā)射設(shè)備檢測到未經(jīng)認(rèn)證的設(shè)備時(shí),根據(jù)設(shè)備廠商在設(shè)計(jì)時(shí)的策略不同,會將充電功率降低或是拒絕充電,以確保設(shè)備不會損壞。
除了控制充電功率之外,異物檢測也是無線充電安全的關(guān)鍵一環(huán)。如果不能在充電開始前與充電進(jìn)行時(shí),準(zhǔn)確地區(qū)分異物與接受設(shè)備的話,輕則造成充電功率降低,重則會將金屬等異物加熱至不安全的溫度。為此Qi 1.3也改善了異物檢測的方法,比如在充電開始前用Q值和諧振頻率來完成檢測,改進(jìn)了充電進(jìn)行中功率損耗計(jì)算的判斷方式,這些改善均增加了對異物檢測的精度,以免發(fā)射端誤識別接收端內(nèi)部的元件,致使充電中斷。

舊標(biāo)準(zhǔn)的淘汰

Qi 1.2版本從2015年發(fā)布以來已經(jīng)度過了6個(gè)年頭,從引入15W EPP充電之后,期間經(jīng)歷了一些小版本的修訂更新,進(jìn)一步改善了無線充電體驗(yàn)。這一標(biāo)準(zhǔn)下的無線充電設(shè)備占據(jù)了大半的市場份額,自然不會一夜之間消失,但Qi 1.3的面世,不僅定下了2022年的強(qiáng)制執(zhí)行日期,也為舊標(biāo)準(zhǔn)定下了“大限”。Qi 1.2產(chǎn)品的注冊寬限最晚也只到2023年,生產(chǎn)寬限最晚至2027年。考慮到無論是Qi 1.3接收端與發(fā)射端設(shè)備的向下兼容均有限制,且手機(jī)等智能設(shè)備每年都在革新,舊標(biāo)準(zhǔn)的淘汰速度肯定會逐步加快。
首個(gè)Qi 1.3認(rèn)證汽車無線充電方案WCT-15WAUTO13 / NXP
不過身份鑒權(quán)的出現(xiàn)也引入了一個(gè)新的問題,那就是成本。在這個(gè)身份鑒權(quán)的過程中,必須要用到WPC認(rèn)證的鑒權(quán)安全芯片,這些芯片往往來自意法半導(dǎo)體、恩智浦和英飛凌等廠商。這枚物理芯片的存在意味著無論是接收端還是發(fā)射端,都無法通過簡單的固件更新來完成標(biāo)準(zhǔn)的更新。據(jù)了解,這些芯片在前期的價(jià)格可能并不低,有一定幾率繼續(xù)拉高無線充電器的價(jià)格。屆時(shí),市面上Qi 1.3與Qi 1.2的充電器必然會存在價(jià)格差距。
Qi 1.3車載無線充電方案 / Renesas
目前大部分廠商都已經(jīng)推出了Qi 1.3的解決方案,比如恩智浦就在近日發(fā)布了首個(gè)Qi 1.3認(rèn)證的汽車無線充電參考設(shè)計(jì)WCT-15WAUTO13。而其他廠商如Microchip瑞薩等也發(fā)布了支持Qi 1.3的設(shè)計(jì),但目前市面上可能還需要一段時(shí)間才能出現(xiàn)相關(guān)的產(chǎn)品。原因是以上廠商主要做的仍是Qi 1.3的發(fā)射器方案,相關(guān)的接收器方案還尚未推出。不僅如此,目前在Qi 1.3上需求最大的依然是汽車無線充電,汽車生產(chǎn)周期較長必須早做設(shè)計(jì)規(guī)劃,而且不追求所謂的專有協(xié)議,以通用型為主。

小結(jié)

無疑下一代Qi無線充電將提供更安全可靠的使用體驗(yàn),但在兼容Qi的基礎(chǔ)上加上專有協(xié)議仍是手機(jī)廠商的一貫做法。以快充為王的手機(jī)市場上,Qi 1.3帶來的特性更新很難掀起較大的水花。負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定的WPC也需要繼續(xù)探索更大的充電功率,爭取將蘋果的MagSafe也納入其體系,擁抱專有協(xié)議的廠商也要做好額外的安全測試。
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