在標(biāo)準(zhǔn)紛紛出籠之際，無線充電亦開始跨入磁共振階段。盡管標(biāo)準(zhǔn)的訂定必然推動(dòng)磁共振技術(shù)向前邁步，但也使過去既存的問題再次浮上臺(tái)面，包含物料成本、元件供應(yīng)與安全認(rèn)證等議題均受到熱切關(guān)注，同時(shí)市場對解決方案的需求也更加迫切。

　　雖然無線充電聯(lián)盟（WPC）已發(fā)布具備磁共振技術(shù)的Qi 1.2版標(biāo)準(zhǔn)，但目前業(yè)界普遍尚未取得詳細(xì)規(guī)格，也未見采用WPC磁共振標(biāo)準(zhǔn)的解決方案；相較之下，采用無線電力聯(lián)盟（A4WP）標(biāo)準(zhǔn)的首波磁共振無線充電方案預(yù)期將于年底上市，無論在技術(shù)或產(chǎn)品方面皆有較多實(shí)例可供參考。因此，以下系針對A4WP標(biāo)準(zhǔn)的磁共振無線充電開發(fā)挑戰(zhàn)進(jìn)行探討。

　　高頻元件規(guī)格提升　磁共振無線充電挑戰(zhàn)重重

　　A4WP的磁共振方案并非采行一般電力傳輸常用的低頻率，而是選用較適合通訊的高頻率。由于通訊用頻段通常無須乘載大電流，而適用于電力傳輸?shù)脑蝉r少針對高頻率設(shè)計(jì)，因而使磁共振無線充電方案無論是在元件的設(shè)計(jì)上或供應(yīng)上，都為制造商增添了新的挑戰(zhàn)。

　　博通（Broadcom）手機(jī)平臺(tái)部門產(chǎn)品行銷總監(jiān)Reinier van der Lee表示，為避免無線充電系統(tǒng)受到其他設(shè)備的頻率干擾，A4WP選擇避開無線電運(yùn)行的頻譜，采用于工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)療頻段（ISM-band）中的 6.78MHz進(jìn)行電力傳輸，以增加磁共振無線充電的穩(wěn)定性。

　　圖1　UL消費(fèi)性事業(yè)電子科技產(chǎn)業(yè)部大中華區(qū)工程部總監(jiān)蔡英哲指出，無線充電的頻段除了要避免與生物體自然頻率共振外，也必須避開各種通訊系統(tǒng)的頻段。

　　UL消費(fèi)性事業(yè)電子科技產(chǎn)業(yè)部大中華區(qū)工程部總監(jiān)蔡英哲（圖1）補(bǔ)充，頻段的選擇相當(dāng)重要，為避免造成頻段間的干擾問題，因此目前的趨勢是將通訊頻段采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，如近距離無線通訊（NFC）、藍(lán)牙（Bluetooth）、無線區(qū)域網(wǎng)路（Wi-Fi）等，并將設(shè)備加入通用識(shí)別碼以減少不預(yù)期的干擾，讓電力波可以在非通訊與諧波區(qū)域使用。

　　不同于WPC透過頻內(nèi)（In-Band）訊號進(jìn)行傳輸，A4WP在通訊機(jī)制上是采用藍(lán)牙Smart做為發(fā)射端（Tx）與接收端（Rx）的通訊方式。十銓行動(dòng)應(yīng)用事業(yè)處產(chǎn)品總監(jiān)林家成表示，Qi標(biāo)準(zhǔn)是透過方波長短的不同進(jìn)行通訊，但磁共振技術(shù)若在電波中加入其他訊號將會(huì)影響系統(tǒng)的共振點(diǎn)，因此A4WP才藉由藍(lán)牙Smart將系統(tǒng)分為通訊與電力傳輸兩個(gè)通道。

　　致伸科技平臺(tái)資深經(jīng)理丘宏偉進(jìn)一步說明，因現(xiàn)在多數(shù)智慧型手機(jī)都已配備藍(lán)牙Smart，成本增加僅會(huì)出現(xiàn)在Tx部分，且增加幅度并不大。至于其他通訊方式如Wi-Fi，其頻寬較大而且并不完全適用于電力傳輸，所以采用藍(lán)牙Smart的方案較為劃算。

　　此外，因磁共振系統(tǒng)頻率的提升，連帶影響其他零組件必須相應(yīng)采用高頻元件，這部分為墊高A4WP磁共振方案成本的最大塬因。林家成分析，磁共振系統(tǒng)若運(yùn)行頻率很高，便要采用高頻率金屬氧化物半導(dǎo)體場效電晶體（MOSFET）來做開關(guān)的動(dòng)作，在電力傳輸?shù)倪^程中，從波峰到波谷間上下可能相差幾十到上百伏特 （V），能夠承受如此高電壓的MOSFET便會(huì)非常昂貴；假如還要做到效率高，則費(fèi)用將會(huì)是呈現(xiàn)指數(shù)性上漲。再者，目前這種高頻率的MOSFET必須采用訂制，因此關(guān)鍵元件的供應(yīng)問題也可能是磁共振技術(shù)未來發(fā)展的阻礙之一。

　　德州儀器（TI）電池管理市場經(jīng)理文司華表示，磁共振與磁感應(yīng)技術(shù)還有一項(xiàng)不同點(diǎn)在于積體電路（IC）制程。磁感應(yīng)方案所用的晶片制程為30伏特，但磁共振方案的制程估計(jì)需要40？60伏特。丘宏偉補(bǔ)充，當(dāng)頻段提高也會(huì)同步增加元件制造的技術(shù)門檻，在材料上可能要使用到氮化鎵（GaN），因此能夠供應(yīng)氮化鎵MOSFET的關(guān)鍵元件廠商也開始蠢蠢欲動(dòng)。

　　另一方面，磁共振無線充電的優(yōu)勢在于可同時(shí)對多個(gè)設(shè)備充電（圖2），因此在Tx設(shè)計(jì)上也有不同于磁感應(yīng)方案的考量。林家成指出，線圈處于高頻率時(shí)會(huì)出現(xiàn)寄生的電容、電阻、電感等干擾，此時(shí)要控制頻率就較為困難，比如當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)Rx線圈進(jìn)入時(shí)，因?yàn)榧纳碾姼邪l(fā)生變化而會(huì)影響共振點(diǎn)；另外，當(dāng)Tx與Rx 的垂直距離改變時(shí)，系統(tǒng)在輸出功率和共振頻率上也必須同步調(diào)整，所以Tx重點(diǎn)在于必須適應(yīng)不同的頻率。

　　圖2　磁共振頻率會(huì)受到待充物數(shù)量與充電距離影響?！D片來源：POWERMAT

　　關(guān)于線圈的部分，高創(chuàng)行銷部副理王世偉也表示，進(jìn)入到磁共振技術(shù)后，因?yàn)轭l段較磁感應(yīng)方案高，除了天線長度須要改變之外，共振式磁性材料的生產(chǎn)門檻亦會(huì)提升，挑戰(zhàn)包含粉料的配方與天線設(shè)計(jì)等。

　　整體看來，現(xiàn)行磁共振無線充電方案價(jià)格偏高的塬因，主要在于須采用特殊高頻元件，且在市場尚未普及的情形下難以壓低成本。林家成說明，磁共振無線充電的終端價(jià)格要分為Tx與Rx來看，Tx因?yàn)榫哂懈吒郊觾r(jià)值，即使賣到20美元還是有市場；而Rx是內(nèi)建于消費(fèi)性產(chǎn)品之中，這部分價(jià)格將占有較大影響力。然而，未來WPC的磁共振方案是否將能突破上述挑戰(zhàn)，仍須待后續(xù)觀察。