无线充电浅谈 & 世平应用方案介绍

一 、Wireless Charger & WPC介绍

       无线充电,即 Wireless Charger,无线充电属于无线电能的传输,是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振,实现电能高效传输的技术。

1978年,美国人乔治·博格尔开启了给电动汽车无线充电的先例。1994年,日本村田制造公司宣布实现“磁耦合谐振”。2006年,美国麻省理工学院(MIT)成功实现2米的传输试验。虽然有很多技术都能实现无线充电应用,然现阶段较成熟的主要技术有4种:电磁感应方式、电磁共振方式、电场耦合方式、无线电波方式。目前在手机等产品上已广受肯定的有2种技术:电磁感应与电磁共振,其中最为常见的无线充电方式是利用电磁感应原理,通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输端转移到接收端。这一实现方式得到了无线充电联盟(Wireless power Consortium)的大力推广




图一. 无线充电传输系统

 

WPC 无线充电联盟(Wireless Power Consortium)成立于 2008 年 12 月 17 日,是由多家独立公司组成的合作组织。旨在创造和促进市场广泛采用与所有可再充电电子设备兼容的国际无线充电标准 Qi。

根据 WPC 无线充电联盟的数据,汇总了 2017 年-2026 年全球无线充电市场的增长趋势,涵盖发射端发货和接收端发货两大块,可以看到二者逐年呈指数增长,其中接收端发货量数倍于发射端发货量。在具体数字上,预计 2018 年大概有 5.5 亿只接收端和 2 亿只发射端,预计到 2020 年翻一倍达到 10 亿只接收端和4亿只发射端,到 2025 年又会翻一倍达到 20 亿只接收端和 8 亿只发射端

随着小米、OPPO、华为、苹果等头部手机厂商的加入,未来 WPC 在手机领域中将会扮演更加重要的角色

图二 .WPC 介绍及市场预测

二 、QI 认证的价值

随着无线充电市场的逐渐火热, 越来越多的公司正在意识到它的潜力。各大手机厂商对 Qi 的采用和对 WPC 无线充电联盟的加入,更是大大推动了无线充电的使用。然而, 无线充电市场的迅速增长导致了许多低质量、假冒产品的产生。这些产品存在着不安全性。这是需要强调 Qi 认证重要性的原因之一

图三 .Qi 标志

Qi 像蓝牙、NFC、USB 和 Wi-Fi 一样,是一个通行全球的标准。Qi 背后的理念是, 所有经过认证的设备都与所有经过认证的充电器相兼容。这样就无需额外的充电器、电缆或适配器, 尤其是当 Qi 认证充电器在家庭之外的使用变得更加普遍的情况下。 旅行时再不需要带充电器, 因为您的酒店将提供无线充电。看体育比赛、餐厅吃饭或者在其他公共场合也再不需要担心电池没电, 因为有无线充电站随时可以使用。 


                                                                                                                                                         图四 .无线充电应用场景



目前 Qi 最新标准为 Qi 1.3 , WPC Qi 1.3新标准显著的变化有四点,分别是新增鉴权(Authentication)身份验证,异物检测(FOD)的改善,合规性测试增强和新增EPP5功率等级 , 对无线充电器发射端进行鉴权,确保产品和终端用户的安全。

                                                                                                                                                        图五 .QI 1.3 标准变化

三 、世平解决方案

Silver 是大联大世平集团推出的一款车载 50W 无线充电器解决方案,它集成了车载中功率无线发射器控制芯片 CPSQ8100,主控 MCU NXP S32K144,数字控制式 Buck-Boost MPQ4214,符合 Qi1.3 标准的加密 IC,NFC 控制 IC 等。



                                                                                                                                        图六 .Silver 方案介绍



本方案用到的主晶片 CPSQ8100 是易沖半导体专为无线充电系統设计的一款高效的、符合Qi 认证标准的磁感应式无线功率发射晶片,輸入电压范围 3.9V~26V。它集成全桥驱动电路、Q值检测、调制解调电路等低功耗模块



                                                                                                                              图七 .TX Controller
                                                                                        

                                                                                                                                   图八 .MCU

                                                                                                                               图九 .NFC


與其他平台架构相比,易冲 CPSQ8100 具有集成度高、成本低且全面支持私有协议快充、量产充分等明显优势。


                                                                                                                                      图十 .平台对比


四、 结语

 本期博文抛砖引玉简要地介绍了 无线充电的技术特点、应用场景、行业标准以及世平的主推产品,后续博文将为您带来更多内容。欢迎您持续关注 伊芙利特的 系列博文。谢谢!
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【参考资料】

https://www.chongdiantou.com/archives/102061.html

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