自從iPhone 8/ iPhone X首次導入無線充電技術之後,讓無線充電器的需求開始蓬勃發展,也讓無線充電標準逐漸大勢底定,吸引更多廠家相繼投入。本文將為讀者介紹一款無線充電器參考設計,方便有意投入無線充電器市場的廠家加快開發速度。

無線充電標準逐漸底定 市場快速成長

無線充電,又稱作感應充電、非接觸式感應充電,是利用近場感應,也就是電感耦合,由供電設備(充電器)將能量傳送至用電的裝置,該裝置使用接收到的能量對電池充電,並同時供其本身運作之用。基本上由於充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量,兩者之間不需使用電線連接,因此充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露,如此一來就比有線充電更為方便。

其實無線充電技術推出其實已經有一段時日了,期間經歷多種技術、標準的競爭,由於統一的標準未定,因此影響到無線充電技術的推廣速度。隨著蘋果(Apple)iPhone 8/ iPhone X選擇採用Qi無線充電技術,雖然並不能說無線充電技術標準之爭已經就此底定,但憑藉著iPhone手機龐大的銷售量,Qi無線充電技術已經因此佔了上風。

Qi(發音與命名來自中文「氣」),是一種由無線充電聯盟(Wireless Power Consortium;WPC)所制定的短距離(40mm、1.6英吋)無線感應式電力傳輸的互連標準,主要目的是提供行動電話手機與其它攜帶型電子裝置便利與通用的無線充電。在Qi標準下,低功率標準使用電感傳輸5W或以下的功率,發射用接收均使用偏平電感,以電感耦合方式傳輸能量,兩個電感(線圈)之間的距離可達5mm,也可視需要而增至40mm。

Qi無線充電技術在1.2.1版規格之後,又加入了中功率產品的規範,目前通過Qi無線充電技術認證的產品已經超過700款(包含手機與移動電源裝置),且像是星巴克、麥當勞等餐廳也開始提供Qi無線充電板給客戶充電,更加速了無線充電技術的普及與推廣。

為了協助廠商盡速開發出無線充電器,艾睿電子(Arrow)推出了意法半導體(STMicroelectronics;ST)無線充電器參考設計,這款ST 15W固定頻率無線充電器參考設計,是基於ST中功率無線充電器發射器STWBC-EPTR晶片,是一種低成本的參考解決方案。

這款ST 15W固定頻率無線充電器參考設計符合Qi 1.2.2規範,支援半橋拓撲,可支援基於品質因數(Q因數)變化的異物偵測(Foreign Object Detection;FOD)技術,也支援基於校準功率損耗計算的異物偵測技術,支援具有15W的Qi MP接收器,具有5W輸出功率的LP接收器,具有品質因數測量,以及可用於充電狀態指示的LED,支援快速充電器,以及5-12V電源。

這個無線充電參考設計採用的核心晶片包括意法半導體的STWBC-EPTRTSV521ICTSTL8DN6LF3STL10N3LLH5,美國微芯科技(Microchip)的MCP14700,基美(Kemet)的C1812C104J1GACTU,以及美國柏恩(Bourns)的SRF1260-4R7Y,其主要應用於手機充電、平板電腦充電、手持設備、手機配件等領域。

隨著無線充電標準在蘋果公司選用Qi標準之後,這個發展趨勢引領著更多廠商投向生產支持Qi無線充電標準的裝置,也帶動無線充電器的生產成本與銷售價格降低,更有助於無線充電裝置銷售量的提升,在未來將有越來越多的行動裝置支援無線充電技術,讓行動裝置真正擺脫「線」的束縛,市場發展將會極為可觀,值得廠商們積極投入相關產品的開發。