第一篇：突破充電效率距離限制 無線充電邁向中功率磁共振

中功率及磁共振無線充電發展加溫。WPC、A4WP、PMA三大無線充電標準陣營，皆已計劃在今年發布充電功率達15～30瓦的無線充電新規格，并加緊投入磁共振技術研究，可望提升無線充電效率，并突破目前磁感應技術距離受限的桎梏。

中功率與磁共振無線充電行情看俏。為了讓小型電子產品以外的裝置亦能享有無線充電功能，三大無線充電技術標準陣營正殫精竭慮發展中高功率無線充電標準，期能奪得市場先機；其中，又以電力事業聯盟(PMA)動態最受矚目。

隨著無線充電技術朝中功率及磁共振方向演進，無線充電聯盟(WPC)運行頻段干擾問題已逐漸浮上臺面，成為其日后發展的隱憂；反觀PMA在與無線電力聯盟(A4WP)結盟后，已同時握有磁共振及磁感應技術，加上其未來更擬采用傳輸距離更遠的無線區域網路(Wi-Fi)做為通訊機制，因而更加受到市場矚目。

兼具磁共振/磁感應技術 PMA壯大無線充電勢力

圖1 UL檢測事業部亞太區事業發展經理陳立閔認為，PMA已同時握有成熟的磁感應和磁共振技術，可望成為三大聯盟中的最后贏家。

UL檢測事業部亞太區事業發展經理陳立閔(圖1)表示，若以消費者體驗做為最終考量，無線充電勢必走向磁共振應用方案，因此原本專注于磁感應技術的WPC及PMA已積極研擬相關標準；不過，WPC選錯頻段的結果可能使其最終錯失市場商機。

陳立閔分析，WPC的Qi標準運行于110k?205kHz，與多種應用頻段重疊，為了避免日后嚴重的頻率干擾問題，及為往后的中高功率磁共振技術發展鋪路，WPC正在討論更換運行頻段及通訊協定(Protocol)的可能性，不過一旦更動運行頻段及晶片通訊協定，新舊晶片方案間的相容性將成一大疑慮。

這項浩大工程不僅讓WPC進退維谷，亦讓內部成員及外界對WPC未來發展打上問號。另外，WPC成員中應用商少、晶片供應商多，比例失衡的結果，也讓Qi的應用市場難以快速擴張，因此近來其會員增長的速度已愈來愈緩慢。

陳立閔表示，反觀PMA，在2014年初已與A4WP簽署合作協議；表面上看來是平等的合作關系，然事實上，A4WP之創始成員三星(Samsung)已將其無線充電技術捐贈予正積極發展磁共振技術的PMA，加上微軟(Microsoft)、威瑞森(Verizon)等其他聯盟的要角紛紛于近日宣布加入該陣營，讓PMA氣勢如虹。

PMA因有美國聯邦通訊委員會(FCC)的協助，一開始就選用了200M?400MHz的冷門頻段，巧妙避開日后的頻率干擾問題；而在「收編」A4WP后，該聯盟手上已同時握有磁感應、磁共振的無線充電技術，成為一股足以與WPC抗衡的勢力。

另一方面，甫與A4WP簽署合作協議的日本橫須賀研究園區寬頻無線論壇(YRP-BWF)，以及韓國電信技術協會(TTA)等組織，除了能協助PMA/A4WP擴大在亞洲市場的影響力外，更值得注意的是，這些組織原本就致力于中高功率磁共振的發展，未來三方的技術合作成果自是備受期待。

圖2 UL產品安全事業工程部資深專案工程師胡翔豪表示，PMA的API可提供客戶資料搜集與分析服務，因此頗受通路商青睞。不只PMA可接收A4WP的磁共振技術，A4WP亦可采用PMA的開放式網路應用程式介面(Open Network API)。UL產品安全事業工程部資深專案工程師胡翔豪(圖2)表示，這套API是PMA很重要的技術資產，不只能應用于無線充電網絡管理，亦可提供后端應用商客戶資料搜集與分析的服務，因此頗受通路端業主的青睞，可促進其采用PMA標準的意愿。

陳立閔補充，PMA未來更擬采用與藍牙同樣運行于2.4GHz頻段的Wi-Fi做為通訊機制，實現優于藍牙方案的傳輸距離；加上PMA陣營內擁有為數眾多的應用商，如家具廠、建材廠、連鎖餐飲業等，這些業者都能驅動消費者對無線充電的應用需求，再回頭刺激晶片商推出可商用化的最終方案，進一步擴大無線充電的市場規模。

胡翔豪更直指，PMA在今年第三季就可能發布15瓦的中功率標準，前景備受期待，亦讓目前身為商用進展最快的WPC備感壓力。為了防止市占率流失，WPC正積極制定中功率標準，更將未來的應用前景放眼在廚房、家電等中大功率無線充電應用市場。

鞏固市占率 WPC沖刺中高功率應用

圖3 德國萊因EMC暨通訊服務部專案經理Jan-Willem Vonk指出，WPC將未來的應用前景放眼在廚房、家電等大功率無線充電應用市場。

德國萊因(TUV)EMC暨通訊服務部專案經理Jan-Willem Vonk(圖3)表示，WPC可望在今年正式發布15瓦(W)的中功率無線充電標準，接下來亦計劃往30瓦、90瓦、120瓦方案逐步前進。

Vonk進一步表示，不只WPC，其他標準組織皆有志一同地將未來的戰場放在廚房及客廳。尤其是有熱水瓶、果汁機、微波爐、電鍋等中高功率家電的廚房，將是繼小型電子產品之后，下一個無線充電技術較勁的戰場。

為了讓無線充電的市場吸引力能與有線充電方案相匹敵，三大標準陣營及各個無線充電技術開發商，正致力于將無線充電的傳輸、接收功率往上提升；不過，無線充電模組接收端(Rx)的設計挑戰一日不除，中高功率無線充電應用就永遠無法成熟，而其中的關鍵因素，就在于主控IC的核心演算法。

[@B]催生中高功率無線充電 主控IC演算成關鍵[@C] 催生中高功率無線充電 主控IC演算成關鍵

目前無線充電市場中三大陣營--WPC、A4WP、PMA，不斷透過各種方式以擴大自己的勢力范疇，期能成為最終一統江湖的霸主；不過事實上，三大陣營最大的敵手并非彼此，而是有線充電，因此無線充電標準陣營及所有的無線充電技術開發商，最須絞盡腦汁的是，要如何提高無線充電的傳輸、接收功率。

陳立閔進一步解釋，無線充電方案雖無法完全替代有線充電方案，但技術開發仍須跟上有線充電市場技術演進的速度，免得最終導致無線充電市場需求消失殆盡；像是行動裝置快速充電(Quick Charge)方案的興起，及通用序列匯流排(USB)等高速傳輸介面標準正不斷提升充電效率，都在在成為無線充電方案的潛在威脅，因此無線充電技術往中高功率發展更是燃眉之急。

事實上，三大無線充電標準陣營正積極將傳輸、接收功率提升至15?30瓦。理論上，中高功率無線充電技術對發射端(Tx)而言并非難事，因發射端只須不斷傳送電力即可，最關鍵的是接收端的模組設計；由于接收端模組周圍常伴隨著待充裝置內部的其他元件，因此要如何克服電磁相容(EMC)問題，就成了中高功率無線充電技術發展的最大困境。

圖4 富達通無線充電事業部經理詹其哲認為，要克服中高功率無線充電技術的開發挑戰，其核心關鍵就在于主控IC的設計。

富達通無線充電事業部經理詹其哲(圖4)認為，要克服EMC等中高功率無線充電技術的開發挑戰，其核心關鍵就在于主控IC的設計。有鑒于此，富達通已經開發多項專利技術，以強化主控IC的控制演算法，并改善了Qi標準目前存在的技術漏洞，成功突破中高功率無線充電的設計桎梏。

以Qi的PID演算法為例，其發射、接收模組最重要的參數系來自接收端的資料封包，為避免系統因某些因素導致資料傳送失敗，而讓整個PID回路失效無法運作，Qi標準系透過軟體控制演算法來解決此問題。不過，軟體演算若沒有控制好，當系統欲將傳輸頻率降低以提高傳輸功率時，容易跨過諧振點，屆時即使將頻率降低，傳輸功率仍會開始往下掉，無法滿足中高功率的傳輸需求。

詹其哲表示，為了解決此一技術問題，富達通已開發出「感應式電源中自動調節之方法」專利，以強化PID的演算模式；此外，該公司亦透過「可變功率系統」、「感應線圈位移修正」等專利技術強化主控IC的核心設計，讓接收端可依需求自動調整輸出功率，并可自動偵測感應距離進行功率控制，一一破解中高功率無線充電的技術關卡。

詹其哲指出，雖然中高功率仍將系市場最終發展方向，然目前市面上的無線充電產品仍以低功率為主，為了迎合市場所需，富達通決定將Qi的5瓦標準納入該公司的中高功率無線充電方案。據了解，富達通已在今年發布第五代感應式無線電力系統--α5，其傳輸功率最高可至100瓦，更重要的是，α5不僅能搭配100瓦方案的接收器--β5，亦可對符合Qi標準的接收器傳輸電力。

除了主控IC的演算法之外，線圈磁材的選用也將決定中高功率無線充電系統的良窳。由于低功率無線充電系統的表面溫升不明顯，因此不管選用何種磁材，其磁導率、電阻率等物理特性表現并不突出；不過，設計中高功率無線充電線圈時，就須考量到系統溫度對于線圈磁材特性的影響，以及每種磁材所適用的頻段為何，因為這將大幅影響無線充電系統效率。

無線充電邁向中功率 線圈磁材選用定成敗

圖5 高創科技行銷部副理王世偉強調，無線充電線圈磁性材料的選擇，決定了中高功率無線充電系統的充電效率。

高創科技行銷部副理王世偉(圖5)表示，無線充電線圈材料的選擇，決定了該系統的充電效率，尤其在設計中高功率無線充電產品時，磁材及線材的選用上更須多方考量。

一般而言，無線充電線圈組成可粗分為四大部分，分別為由散熱材、鐵氧體類(Ferrite)的磁性元件、保護膜(PET)以及線材(Coil)；在選擇線材時，須考慮到各種材料的厚度、阻抗、繞制精度；磁性元件的選擇則須考量磁導率、磁材飽和特性、電阻率及適用頻段等因素，這些都會影響到無線充電電力傳輸系統的效率表現。

王世偉解釋，目前常見的磁材約可分為錳鋅及鎳鋅兩類，前者相對磁導率高、電阻率低，后者則反之；基于這些特性，各種磁材所適用的頻段也不盡相同。如當同樣的線圈放在磁導率較高的磁材上，其產生的感值會較大，因此若想要降低銅損耗，即可選用錳鋅；然錳鋅電阻率低，可能讓線圈在充磁的過程中，也就是產生磁力線的同時，造成更多的渦電流損失。

不過，事實上，在低功率的無線充電系統設計上，錳鋅跟鎳鋅的相對磁導率及電阻率其實相差無幾，除非在長時間運作下，導致系統溫度明顯上升，才會產生些微差距；因此，低功率的無線充電線圈設計對于磁材的選用并不若選擇線材般斤斤計較。

但若是15瓦以上的無線充電系統，磁材表面溫度上升幅度會更為明顯，這會讓磁材的電阻率、磁導率等物理特性更為突出，因此在磁材的選擇上就須考量到溫度對于磁材物理特性的影響。有鑒于此，王世偉表示，在設計中高功率無線充電線圈時，應該要選擇導磁性低，但是電阻率較高的磁材；如只要選用阻抗起始點高于1MHz的磁材，中高功率無線充電系統產生的高頻雜訊即能輕易被消滅，讓中高功率無線充電系統效率再提升。

除了電子產品之外，高功率車載無線充電應用商機亦大有可為。由于充電站數量少、建置成本過高，且充電方便性不足，電動車在市場上的滲透率一直難有起色，而無線充電技術能解決電動車充電方便性及安全性的疑慮，因此吸引眾多車廠開發高功率磁感應或磁共振式車載無線充電技術，期能進一步擴大電動車的市占率。

競推高功率無線充電 電動車廠加速商用腳步

圖6 車輛研究測試中心綠能車輛發展處專案副研究員江朝文提到，許多車廠正積極促成車載無線充電方式往商用化發展。

車輛研究測試中心綠能車輛發展處電動車系統技術專案副研究員江朝文(圖6)表示，油電混合動力車抑或全電動車，現行的充電方式主要是透過有線充電，龐大的電纜及充電收發器增加了消費者使用上的不便，且若碰上戶外的冰霜暴雨，不免讓消費者對其安全性打上問號；因此許多車廠正積極促成車載無線充電方式往商用化發展，期能為電動車市場帶來另一波新契機。

江朝文進一步指出，無論是磁感應或磁共振無線充電，若要用于電動車充電，傳輸距離及電力功率須分別在1公尺以內及3.3?3.7kW的范圍內，方能符合應用需求。目前開發中及實證階段的車載無線充電技術，大多數的充電系統效率約可達到80?90%，表現已經與車載有線充電相差無幾，前景指日可待。

據了解，目前已有許多汽車大廠與各產官學單位合作，卡位車載磁共振、磁感應無線充電市場。以磁共振無線充電方案為例，豐田汽車(Toyota)、三菱(Mitsubishi)、奧迪(Audi)、Delphi等車廠及汽車電子供應商，皆積極與美國無線充電技術公司Witricity合作，歐美地區亦有許多計劃正在如火如荼進行，包括SPX與通用汽車(General Motors)、eCoupled與Telsa等。

此外，2013年8月，南韓亦宣布采用磁共振技術的「充電馬路」建置完成，電動公車行走于上即可充電，在在為電動車磁共振無線充電技術的發展注入一劑強心針。

磁感應技術陣營的各式合作案亦多方展開，如西門子(Siemens)與寶馬(BMW)、Conductix-Wampfler與戴姆勒(Daimler)正積極合作開發電動車無線充電系統，裕隆日產(Nissan)汽車則預計于今年正式推出3.3kW的磁感應式電動車用無線充電系統。

另一值得關注的廠商則是高通(Qualcomm)，該公司不僅積極發展小型電子產品的無線充電技術，亦收購車載無線充電技術供應商HaloIPT，且正與Drayson Racing合作開發賽車用行進間無線充電技術，積極卡位磁感應式車載無線充電領域。

江朝文指出，目前車載無線充電技術須要面臨的挑戰包含開發異物偵測、線圈定位等技術，最重要的是，車載無線充電的標準化制定工作勢必須加快腳步。據悉，目前汽車工程師學會(Society of Automotive Engineer, SAE)針對輕型電動車(3.5噸以下)充電標準草案J2954第28版已在2014年4月出爐，未來車載無線充電運行頻率已大致抵定為85kHz。值得注意的是，雖然磁感應、磁共振方案皆可發展至中高功率，但由于磁共振方案能提供使用者較好的使用者經驗，因此包括PMA及WPC兩大擁戴磁感應技術的標準陣營，皆正積極發展磁共振技術，未來該方案更可望成為市場主流；而為了優化磁共振方案的電源管理機制，晶片商正積極開發藍牙通訊功能整合無線充電的方案。

強化磁共振通訊機制 藍牙無線充電夯

圖7 博通手機平臺部門產品行銷總監Reinier H.M.Van der Lee透露，不少晶片商正積極發展藍牙整合無線充電的方案。

博通(Broadcom)手機平臺部門產品行銷總監Reinier H.M.Van der Lee(圖7)表示，根據研究機構IHS在2014年3月發布的資料來看，緊密耦合(Tightly Coupled)/磁感應與松散耦合(Loosely Coupled)/磁共振無線充電方案的市占率，在2016年將會來到黃金交叉點；也就是說，磁共振方案最終將成為無線充電領域的主流技術。

Van der Lee進一步表示，磁共振方案會勝出的原因不外乎是能提供Rx與Tx之間的自由空間(Spatial Freedom)；不過如此一來，當多個待充物同處一充電范圍內時，Tx要如何了解不同Rx之間實際的電力需求并進行反饋，便成了一大問題。因此，A4WP已選定藍牙低功耗(BLE)做為Rezence技術的通訊機制。

事實上，A4WP系在考量功耗、成本、市場成熟度等三方面后，最終在眾多無線通訊技術中選擇藍牙做為通訊機制。Van der Lee進一步解釋，以市場發展而言，藍牙不僅已原生支援Android、iOS及Windows作業系統，且目前眾多行動裝置皆已內建藍牙低功耗功能，高市占率已促使藍牙晶片成本下降；以技術面來看，藍牙功能可實現雙向(Bi-directional)溝通，因此當多種待充物位處同一Tx端涵蓋的充電范圍時，Rx端可藉由藍牙技術彼此溝通實際充電需求、決定優先順序，此外，藍牙技術亦能進一步實現行動裝置小額支付、定位功能與無線充電結合的愿景。

Van der Lee指出，目前藍牙無線充電設計方案約可分為兩大類。其一為無線充電電源管理單元(PMU)加上藍牙的單晶片方案，這種架構設計簡單，因此較適用于行動裝置配件(Accessory)，如手機背殼；另一種則是直接在主機板(Motherboard)主控端(Host)的中央處理器(CPU)和電源管理IC(PMIC)介面上，使無線充電PMU、無線區域網路(Wi-Fi)與藍牙的組合(Combo)晶片與之相連，這種設計可以讓系統有較佳的熱性能(Thermal Performance)。

Van der Lee透露，目前已有不少晶片商正在積極發展整合無線充電功能的藍牙Smart單晶片方案，包括博通、Nordic等晶片商皆已發布相關產品。

不過，在磁共振及中功率無線充電技術發展成熟以前，無庸置疑地，低功率磁感應方案仍是目前的市場主流，無線充電市場勢將持續蓬勃發展。根據IHS市場調查報告指出，2015年無線充電市場規模將是2014年的兩倍以上，足見其發展潛力。如此龐大的商機，也帶起無線充電產品的量測及驗證需求。

圖8 羅德史瓦茲亞太區工程與應用科技資深工程師黃俊雄指出，整合多種量測功能的多合一示波器，可加速無線充電系統的量測流程。

羅德史瓦茲(R&S)亞太區工程與應用科技資深工程師黃俊雄(圖8)表示，無線充電量測項目包含射頻場(RF Field)、系統控制、電源量測與電磁干擾(EMI)等，通常需要許多測試儀器方能滿足所有的量測需求。

黃俊雄建議，為了簡化無線充電量測過程，開發商可選用同時整合邏輯分析、頻譜分析、波形分析、協議分析等功能的多合一示波器，加快量測流程。即使日后要量測中高功率無線充電系統，也只須更動量測探棒的電阻抗即可，可大幅簡化無線充電的量測挑戰。

第二篇：Qi標準公布WPC1.2磁共振標準,無線充電將被引爆,你更看好哪家？[推薦]

Qi標準公布WPC1.2磁共振標準，無線充電將被引爆

就在A4WP發布磁共振正式標準BSS V1.2版本的第二天，WPC也公布了Qi版的磁共振標準WPC1.2，磁共振成了標準的必爭之地，硝煙味很濃，也是接下來的發展趨勢。WPC的磁共振標準來了，A4WP又要頭疼了。

WPC有了強大的生態系統，會員200多家，認證產品500多款，支持無線充電手機60多款。且現在支持磁感應及磁共振兩大無線充電技術，A4WP要想超越壓力非常大。

WPC1.2的磁共振標準兼容以前的磁感應標準WPC1.1，充電距離Z方向由原來的5mm左右提升到45mm左右，且支持一對多無線充電，也就是說可以一個無線充電器可以同時給幾臺電子設備充電。充電功率也將提升，除了可以給手機充電外，還可以給平板及筆記本等充電。

對于兼容WPC1.1的情況介紹（采用WPC1.2的發射端情況）：

1.對于以前支持WPC1.1的接收端，以前的Z方向的距離為7mm，現在可以達到30mm。

2.對于WPC1.2的接收端來說，現在的充電距離可以達到45mm。

3.WPC1.2的接收端可以在WPC1.1的發射端上使用，WPC1.2的發射端也可以接受WPC1.1的接收端。

4.對于WPC1.2的發射端和WPC1.2的接收端，可以支持一個發射端對應多個接收端的情況。

看到這種情況，無線充電行業的朋友應該也明白了，對于以前一直期待的A4WP。

標準是不是要動搖了！無線充電的下半年必定會很熱鬧了！文章來源：無線充電圈