近期,关于iPhone 8 将搭载无线充电功能的消息满天飞,市场对无线充电的期待已是迫不及待,无线充电功能有望成为指纹识别功能之后的一大爆点。在日前于深圳举办的第五届中国电子信息博览会(CITE2017)上,就有多家企业展示了自家的无线充电芯片方案和产品。不过,最引人注目的是深圳市易冲无线科技有限公司(简称“易冲无线”)联合赛博宇华(SOP)展出的支持自由位置即放即充无需对准的无线充电SOP N9手机和多款发射端新品。SOP N9手机内置的无线充电芯片是易冲无线EC4016,匹配易冲无线的发射端产品,实现了即放即充无需对准,做到全平面快充。 20170414-15W-1

  • 深圳市易冲无线科技有限公司商业拓展总监 贺大玮博士*

实际上,自三星推出无线快充手机后,不少国内手机厂商也在积极开展相关项目,但市场并未大范围普及。易冲无线商业拓展总监贺大玮博士在接受国际电子商情采访时表示:“第一代无线充电技术的体验需要点对点充电,体验并没有那么好,易冲无线经过两年多的研发推出了第二代无线充电技术,实现了即放即充无需对准,完美提升了用户体验”。

据了解,三星从Galaxy 5开始就采用无线充电,一直未能带动市场的原因就是第一代无线充电技术还不完善,点对点充电,用户体验差。而从行业分析和供应链来看,苹果下半年推出的iPhone 8有望搭载无线充电功能,预计会实现技术升级,支持自由位置充电,无线充电市场的爆点也将随之而来。

自由位置充电,这是如何实现的?

目前,无线充电有两大标准,WPC推出的Qi标准和AirFuel标准(PMA和A4WP合并),技术路线皆包括磁感应和磁共振。在中高功率上,目前还没有非常稳定的应用场景,市场还不明晰;在15W以下的中小功率市场,随着苹果年初加入WPC无线充电联盟,苹果将推出的无线充电手机也会兼容Qi标准,Qi有望成为主流的行业标准。

据了解,易冲无线创新性设计采用了第二代无线充电技术,整套的技术产品对于无线充电领域来说,最大的亮点就是在充电位置自由度上达到了完美的提升,带来了手机无线充电全新的用户体验。在接收端,易冲无线的EC4016芯片支持多种无线充电标准,实现全兼容,可以自动识别发射端充电协议,支持无线充电功率最大可以达到15W,实现了无线快充。目前市面上的无线充电产品充电需要点对点对准,同时功率过小,大大影响了用户体验,使得用户使用无线充电的意愿并不强。前不久三星推出的S8,需要点对点对准才能实现10W无线充电,内嵌EC4016的无线充电手机支持多种无线充电标准,最大可以达到15W自由位置充电,充电速度可以做到和有线快充一样快。 20170414-15W-2 在发射端,易冲无线此次展出的产品与手机完美匹配,实现了即放即充无需对准的自由位置充电,并且可以实现“一对多”充电。目前三星的主流机型基本都标配了无线充电功能,但必须点对点充电。

“为了达到自由位置充电,易冲设计了上百款线圈,并配合ECH协议,经过了大量的仿真和实验,最终找出最合适的线圈,以及合适的线圈驱动电压、电流和频率。” 贺大玮告诉国际电子商情记者。

值得一提的是,易冲此次展出发射端的产品不仅仅是支持自由位置,即放即充无需对准,同时手机在发射器有效的发射范围内实现效率均匀的自由位置充电。贺大玮直言,要做到充电自由位置和效率均匀,技术上要解决三个难点:每个单独线圈的设计,16个线圈的结构堆叠设计和对应的ECH协议。“我们解决了这些问题达到了远比qi标准更好的体验,全平面充电效率在80%左右,效率均匀。” 20170414-15W-3 出于对用户安全的考虑,消除用户对无线充电辐射的担心,易冲无线在IC设计、电路设计、线圈设计和结构设计等方面都会优先考虑电磁辐射,易冲无线的方案都会通过FCC、CE、UL认证,确保用户使用无线充电时的安全。

无线充电产业链已成熟,最大的难点在于集成至手机主板

当前,苹果、华为、中兴、金立等各大手机厂商都在着手为自家旗舰机型配置无线充电功能,整个无线充电行业的供应链已经十分成熟。不过,要把无线充电电路集成到手机主板实际上是一大技术壁垒。 20170414-15W-4 目前手机的功能越来越多,电池容量越来越大,手机的主板却越来越小,在尽量不改动现有手机内部结构的同时还要把无线充电电路集成到手机主板PCB上是一件极具挑战的事。不过,易冲无线的EC4016外围电路非常少,且同时支持多种标准的无线充电,占用手机主板面积非常小,可轻易集成到手机主板上。

另外,不管是有线充电还是无线充电,在充电过程中手机都会发热,在大功率快充时手机发热更甚,因此,在无线充电的过程中手机必须要有优秀的热管理。而目前,大多数热管理实现方式是当IC达到过温保护点后就会停止工作,待IC温度降到安全工作温度后再重新工作,这样会使得充电时间大大延长,也降低了用户体验。EC4016体积虽小,但功能强大,具备智能热管理功能,可以自动检测IC温度和手机系统温度,结合EC4016的动态智能热管理算法,能让手机始终在合适的温度稳定充电。

实际上,要做到在无线充电的同时不影响到手机的其他功能,还需要无线充电与手机的其他模块并存工作。贺大玮举例称,如手机在无线充电的过程中,用户同时也在手机上看电影,用户肯定不想看到无线充电会对LCD屏幕造成影响(出现条纹或屏幕触摸失效);又比如手机在无线充电的同时进行免提通话,用户肯定不想听到的语音是断续的。为了防止出现上述情况,无线充电不能影响到手机的其他模块正常工作,需与手机其他模块并存工作。“为了达到这个目的,不仅仅需要优秀的无线充电电路设计,还需要有优秀的手机结构设计、线圈设计、电磁兼容设计和可靠性测试。” 贺大玮说,易冲无线有IC设计、电路设计、电磁兼容、结构设计和可靠性测试的丰富经验,能助力手机厂商解决这些问题。

贺大玮直言,虽然今天做无线充电芯片的厂商很多,但真正能做进手机里,有批量出货的公司非常少。因为芯片在早期定义的时候,芯片架构和设计是什么样的,就决定了未来能否集成到手机。“EC4016集成MCU和OTP,很容易实现定制化,可以根据不同的协议对芯片进行适配。这也是易冲能够支持不同协议的原因。” 贺大玮表示,EC4016从研发到正式推出花了一年半的时间,因为真正要把无线充电芯片设计进手机是一个非常难的技术活。易冲今年的目标是成为有批量出货能力的无线充电IC厂商。他透露,目前正在和一些手机厂商进行紧密的合作。

苹果将成引爆点 无线充电成手机标配指日可待

虽然无线充电的市场进程看上去缓慢,但实际上经过这几年的发展,无线充电正处于一个高速发展的阶段。有业内人士预计,到2017年底,全球一半以上的智能手机将配备无线充电功能,无线充电成为行业的标配会在2020年。

目前来看,无线充电的爆发点应该会从手机开始,而手机行业关键看苹果,因为苹果向来能引流潮流。随着苹果新一代手机搭配无线充电功能,一定会有更多的公共设施铺设无线充电底座。届时,无线充电功能一定会成为手机的标配。

不过,以苹果一直以来的策略,iPhone 8如果搭载无线充电功能,也一定不会作为单一的产品呈现。从手机发展的方向来看,未来手机会慢慢往无孔化走,这样才能让手机的设计更时尚,并且也能把手机做的越来越薄。而且,未来手机一定会PC化,那么数据传输可以通过近场通信包括5G高速传输。而手机PC化会面临的其中一大问题就是设备的续航能力,那么数据传输与无线充电可能会一体化。

从无线充电的趋势来看,“即放即充无需对准,自由位置充电”一定会是大势所趋。而且从未来三年的趋势来看,预计无线充电都会往低频段方向走,高频段杀进来的概率已不高。至于磁共振技术,目前还没看到在手机行业会如何走。

紧跟市场趋势,目前易冲无线已经推出了接收端芯片EC4016和支持自由位置即放即充无需对准的发射端产品。贺大玮透露,未来还会推出发射端的芯片,推出时间预计在明年。此外,还会针对手表、手环等可穿戴产品推出小功率芯片。未来,还可能会将发射端和接收端芯片集成,做成一颗芯片。“无线充电不是一个3年的生意,而是一个5-10年的生意。未来三四年,如果15W以上技术成熟,或磁共振技术越来越成熟,我们也会在不同领域和方向拓展。”贺大玮如是说。

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