浅谈无线充电技术标准

随着移动智能设备、无线数据传输、无线网络技术的发展,人们对“无线”生活的质量要求越来越高。不必要的烦琐线头、多样化的充电模式及防水、防尘、便携等高标准的需求、摆脱传统电力传输方式的束缚等因素,正在促使无线充电技术逐渐深入人们的生活当中。近几年CES展会上无线充电类产品一直层出不穷,由于其天然的特点和优势,该技术已经迅速扩展到手机、MP3、便携音响、温度传感器、助听器、电动牙刷、汽车零部件,甚至体内植入式医疗装置中。

无线充电现状

根据市调机构IHS统计,2012年已经有超过500万台电子装置搭载无线充电功能,更预测2015年将突破l亿台。2013年无线充电市场规模仅约2亿美元,但未来4年将呈40倍成长,2018年达到80亿美元。与此同时,全球无线充电接收器及发送器市场,可望从2013年的2500万个成长到2023年的17亿个。当然,虽然移动平板以及可穿戴设备都有一定幅度上涨,但移动手机市场仍是该技术使用的主体。

在消费电子产品应用上,无线充电技术已成为新一代智能手机的特色。与有线充电技术一样,标准化也是阻碍无线充电技术发展的障碍之一。电磁感应和磁场共振两种方式孰优孰劣还未产生定论,单就其中一种方式而言,不同的企业和研究组织也使用了不同的标准。目前的无线充电标准有三种:QI标准、A4WP标准和PMA标准(已在合并当中)、处于成长期的WPMc。

目前Nokia、HTC、LG等手机大厂都是采用WPC的Qi标准,据WPC宣称,目前全球累计已有超过2000万个具Qi认证的无线充电产品出货。在2014年的COMPUTEX上也是以Qi方案为基础的设计方案产品(线圈、充电基座)为多。PMA虽然也有手机厂商在采用,但更多的是在星巴克,麦当劳等连锁店充当充电热点;A4WP则是由三星、高通和Intel发起的,已有超过40家联盟成员。目前,PMA与A4WP已于2014年宣布彼此技术兼容并初步合并,最终完成合并要到2015年中旬。WPMc(无线电力管理联盟)则是Murata发起并成立的无线充电联盟,目前还在成长阶段。东芝电子作为无线充电技术的领先者和支持者,已经加入了上述全部主流标准。

移动无线充电解决方案

无线充电解决方案可以提供多途径无线供电需求,从AC适配器到送电端系统到受电端系统再到电池管理芯片最终作用电池,但是无论何种充电模式,尤其是针对当下应用广泛的智能手机应用,降低系统能源损耗尤为重要。

东芝电子针对移动无线充电解决方案的产品分为接收端和发送端产品,其中接收端一共有5款无线电源接收器集成电路产品,分别是T6860WBG、TC776IWBG、TC7763WBG以及最新推出的TC7764WBG、TC7765WBG接收端。

1 移动无线充电解决方案――接收端

最新推出的TC7764WBG及TC7765WBG为之前备受关注的TC7763WBG的升级版,除了无MCU系统设计、符合包括异物检测(FOD)功能的Qi低功率规格1.1版本、95%高效等功能之外,TC7764WBG增加了简化异物检测调整功能,减少了外部组件进一步降低系统成本;而TC7765WBG更支持7V-12V的可编程输出电压,同时增加了超过5W解决方案,有助于消费类电子产品可以更为灵活的在比以往更多的地方充电。

针对FOD调节功能而言,如果FOD变化较多,客户将很难管理这类芯片的变化。根据客户的意见,将TC7763这款芯片的FOD进行了调整升级,具体可调整方式如下。

为便于客户管理产品,东芝电子提供了调整以下两个参数的方法。

1)设置RFOD

(l)为TC7764/65WBG安装移动PCB;

(2)测量负载电流在O-1A的功率差动;

(3)Power diff(IA)――Powerdiff(OA)=PWR Diff(l~OA);

(4)从***7中选择的R_FOD数据;

(5)客户将找到适合的斜率。

2)设置ROFFSET

(l)为TC7764/65WBG安装移动PCB;

(2)测量负载电流在O-1A的功率差动;

(3)如果需要在这种情况下的偏移量,调整Roffset数据;

(4)客户将能够设置偏移值的功率差。

TC7764WBG和TC7765WBG除了升级组件能够便于客户定制化产品之外,其在性能和功能方面也有所提升,下面将从系统输出效率以及系统热感温度两方面描述。

①接收端TC7764WBG芯片性能对比

在输出电压Vout5V,负载电流IloadO-lOOOmA的电路中,就无线解决方案在实测情况下的效果如***9所示,发送端使用东芝电子的TB6865AFG,输入电压Vin5V,TC7764WBG的有效效率稳定地持续在72%左右,而之前较受市场欢迎的TC776IWBG为68%左右。

接收端效率是评估一款无线充电产品优劣与否的功能性指标,而温度则是性能指标。较之TC7763WBG,TC7764WBG产品在输出电压Vout5V.负载电流Iload700-lOOOmA,接收端为TB6865AFG、输入电压Vin5V条件下,仍可以保持温度小于40℃,并且系统温度相对稳定,如***10所示,较于目前市场其他产品降低了最少20℃。

②接收端TC7765WBG芯片性能对比

TC7765WBG芯片为中功率方案提出的,最大功率可以达到7W、8W、9W及12W,其中OCP设置为1.3A不可调,FOD设置可以根据外置电阻变化,而低电压锁定(UVLO)将调整到3.5V。

对于TC7765芯片而言,东芝电子提供过5W解决方案兼容Qi标准,其可观效率如***12所示。在输出电压Vout7V,负载电流Iload l,300mA(max),接收端为TB6865AFG(LPenhanced mode),输入电压Vin19V条件下,TC7765的输出效率可以达到78.4%。

同样,以TC7763WBG为参考,TC7765WBG虽然在输出电压为7V的情况,但是其仍较TC7763WBG热感温度普遍低于TC7763WBG,保持了40℃以下的水平。

2 移动无线充电解决方案―一发送端

目前的TB6865AFG增强版是基于TB6865AFG低功率版本升级,能够兼容Qi标准及MPv0.9,支持All和A12,能够胜任15W解决方案,且还可以根据不同的接收端进行电路的修改从而达到更优秀的效率、充电时间和温差、稳定性。***14为TB6865芯片同时供给两个智能手机的电路***。

未来发展

随着无线充电技术的成熟,人们会逐步看到无线技术的完善和快速发展,除消费电子领域之外,无线充电技术还将在医疗电子、航空航天、交通运输、水下探测等领域有着广泛的应用前景。不远的将来,国防、工业、医疗、交通运输、电力、航空、能源勘探、航天、汽车、消费类电子、便携式通信设备等几乎所有与电有关的行业都将看到无线充电的身影。

量子点LCD电视技术成长迅速

LCD(液晶显示)电视厂商利用量子点(quantum dot,QD)技术、曲面屏幕和其它创新技术应对OLED(有机发光二极管)带来的挑战。IHS DisplaySearch最新研究表明,为了提高LCD电视市场的消费者价值,采用QD技术的4K超高清(UHD)增强型彩色液晶电视将于2015年推出,全球出货量预计将达130万台。到2018年,QD电视出货量将增至1,870万台。

根据IHS DisplaySearch电视设计和特性季度研究报告Quarterly TV Design and Features Report显示,ITU Rec.2020国际标准使电视色彩超出了现有高清电视标准,色彩保真度达到了一个新水平。Gray表示:“虽然广播公司和摄影师已经开始以新标准制作***像,但电视制造行业才刚刚开始应对这一挑战,因此电视设备与内容的匹配还需一段时间。”

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