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“以小明大，見(jiàn)一葉落而知歲之將暮，睹瓶中之冰，而知天下之寒�！� 無(wú)線(xiàn)充電從誕生之日就飽受爭議，而實(shí)現之路也是困難重重，我們尋找了兩家涉足無(wú)線(xiàn)充電領(lǐng)域的公司，試圖從他們的現狀來(lái)一窺無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)業(yè)的最新動(dòng)態(tài)。 成功的設計：不僅是性能，還需兼具工藝與良率 故事一的主人公高全喜，是上海銳靈電子科技有限公司的研發(fā)經(jīng)理。值得一提的是，銳靈的無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品在近日獲得了蘋(píng)果MFI(made for iPhone/iPod/iPad)認證。通過(guò)蘋(píng)果MFI認證的條件很苛刻，必須經(jīng)過(guò)蘋(píng)果一系列嚴格的測試與論證，認證通過(guò)率僅有2%。高全喜分享了銳靈遇到的一些設計問(wèn)題： “前一段時(shí)間的移動(dòng)電源+無(wú)線(xiàn)充電項目，在研發(fā)過(guò)程中遇到了一連串的問(wèn)題，比如無(wú)線(xiàn)效率低、升壓效率低而且波動(dòng)大等。為此，我們設計了一大堆方案。對應無(wú)線(xiàn)充電效率低的問(wèn)題，當時(shí)我們項目組有成員建議增加布線(xiàn)的線(xiàn)寬，有成員建議更換控制IC等，經(jīng)過(guò)多次討論以及各方案的初步排除試驗，我們最終從眾多方案中選取了兩個(gè)可行性比較大的方案：方案一：更換MOS管，選取低導通阻抗MOS管，這樣會(huì )使得效率少高一點(diǎn)；方案二：更換MOS管驅動(dòng)IC，因為MOS管的死區時(shí)間和靜態(tài)工作電流對整個(gè)電路的影響是很大的，更換死區時(shí)間小和靜態(tài)電流小的驅動(dòng)IC，會(huì )使得效率升高。這兩個(gè)方案的優(yōu)劣幾乎部分高下，我們很難抉擇�！� “考慮到成本、性能的權衡，在加上時(shí)間的緊迫，所以采用兩個(gè)方案同時(shí)進(jìn)行的方式，我將項目組分為2組，一組選取低導通阻抗MOS管，一組選取更換MOS管驅動(dòng)IC的方式進(jìn)行測試。測試結果出來(lái)，更換低導通阻抗MOS管成本會(huì )成指數增長(cháng)方式，比如一個(gè)25毫歐(VGS=4.5V)的MOS管成本能到0.4元，一個(gè)16毫歐(VGS=4.5V)的MOS管成本能到1.1到1.5元，一個(gè)12毫歐(VGS=4.5V)的MOS管成本能到1.5到2元，以此類(lèi)推，成本成現爆炸式增長(cháng)，但是性能測試下來(lái)，效果改善不大，只從70%提高到72%�！� “與此同時(shí)，我們的第二個(gè)方案的結果也出來(lái)了，由于MOS管的死區時(shí)間需要整個(gè)電路的配合，MOS死區時(shí)間短了，就必須配合高速的MOS管，所以MOS管的開(kāi)關(guān)時(shí)間以及對應的結電容就必須考慮，因此這個(gè)方案試驗起來(lái)會(huì )比較繁瑣，時(shí)間比較緊迫，但我們必須要經(jīng)過(guò)多次試驗，所以我們將力量再一次分散，最終幾乎每個(gè)成員都在試驗�！� “由于我們能量傳輸的頻率能到205K，周期4us左右，所以我們原先使用的死區時(shí)間為400-650ns的ir2104就會(huì )產(chǎn)生了一定的影響，我們最終將ir2104換掉。經(jīng)過(guò)不斷測試，我們更換了死區時(shí)間為40-50ns的MOS管驅動(dòng)IC，并選取了配套的MOS管AO3420，成本差別不大，然而效率呈現直線(xiàn)上升，最高效率可以測試到77%，這個(gè)問(wèn)題得到解決�！� “關(guān)于升壓效率低而且波動(dòng)大的問(wèn)題，我們當時(shí)有成員主張我們自主研發(fā)，依照一個(gè)成熟的方案，提高其效率；有一部分成員主張選取新的方案�？紤]到目前移動(dòng)電源方案公司相當多，所以我們最后決定，選取大量目前現有的移動(dòng)電源方案，分別進(jìn)行測試，測試不過(guò)就換，最后選取了深圳一家公司的方案，采用ME2139升壓解決了這個(gè)問(wèn)題，最終實(shí)現升壓可達到2A，效率可達到90%，而且輸出紋波也在要求范圍內 故事二的主人翁蔡焱，是無(wú)線(xiàn)聯(lián)電科技有限公司中國業(yè)務(wù)發(fā)展負責人，目前同時(shí)參與和承擔產(chǎn)品策劃和定義的工作。和其他公司一樣，無(wú)線(xiàn)聯(lián)電的發(fā)展壯大，途中也遇到多種挑戰，比如2012年初，當時(shí)公司決定開(kāi)發(fā)一款家用型的超薄無(wú)線(xiàn)充電器，需符合Qi 1.0標準，采用多線(xiàn)圈方式以使手機可“自由擺放”進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電，主要針對日本和歐美市場(chǎng)。當時(shí)這個(gè)研發(fā)項目的主要的困難包括： A. 此前的多線(xiàn)圈方式無(wú)線(xiàn)充電器通常都是采用絞合式的銅線(xiàn)圈(Litz Coil), 成本高，工藝復雜，良率比較低； B.日本客戶(hù)提出需要具備“金屬異物探測功能(FOD)”，即可以識別出手機與無(wú)線(xiàn)充電座之間類(lèi)似5毛硬幣大小的金屬物質(zhì)； C. 在不犧牲產(chǎn)品性能的前提下，要做出體積小巧的無(wú)線(xiàn)充電座，符合亞洲客戶(hù)的審美要求。 通過(guò)根據實(shí)際情況，他們提出了性?xún)r(jià)比合適的解決方案： A. 采用創(chuàng )新的PCB線(xiàn)圈，8層線(xiàn)路板的設計。這樣可以使主線(xiàn)圈和“金屬異物探測”線(xiàn)圈(輔助線(xiàn)圈)以上下疊加的方式來(lái)布置，既保持了多線(xiàn)圈的“自由擺放”特點(diǎn)，又增加了“金屬異物探側”功能�！捎谶@部分的工作可以在線(xiàn)路板工廠(chǎng)以自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)，所以同時(shí)還達成了工藝簡(jiǎn)單和良率提高的目標； B. 主線(xiàn)圈的設計是整個(gè)磁路設計的關(guān)鍵，對于效率以及Qi標準中最難做好的通訊部分，至為關(guān)鍵。由于選用了尺寸較大/股數較少的線(xiàn)圈組合，使得無(wú)線(xiàn)充電的“有效區域”顯著(zhù)增加，而且在“有效區域”內的工作時(shí)，也達到了既無(wú)工作盲點(diǎn)，又非常的高效。整套設計在Qi標準最新規范(1.12)中，被定名為“B4”號標準設計方案； C.在小巧輕薄方面，用該方案做的首臺家用型無(wú)線(xiàn)充電器就做到7.9毫米的厚度，在2012年末該產(chǎn)品上市時(shí)，是全世界最薄的無(wú)線(xiàn)充電器； D.方案的主控芯片是由公司自行開(kāi)發(fā)，從規劃到完成僅用不到8個(gè)月的時(shí)間。而且在設計時(shí)就以車(chē)規為要求，以滿(mǎn)足在各種復雜環(huán)境中使用的要求，之后在北美和日本的車(chē)載無(wú)線(xiàn)充電裝置中被采用。 他們眼中無(wú)線(xiàn)充電的未來(lái) 蔡焱指出，由于智能手機(包括所謂的Phablet)內置電池容量加大，對無(wú)線(xiàn)充電的功率提出更高要求，5W(5V/1A)將成主流，甚至7.5W/10W(5V/1.5A和5V/2A)不久也會(huì )出現。這對無(wú)線(xiàn)充電的效率提出了更高的要求。 另外一個(gè)方向就是對多個(gè)移動(dòng)終端同時(shí)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電，這在2014年也會(huì )開(kāi)始流行，因為越來(lái)越多的消費者有數臺移動(dòng)終端同時(shí)使用，其中包括LTE這樣的耗電大戶(hù)�！皬娜毡竞兔绹慕�(jīng)驗來(lái)看，一旦上了4G，隨時(shí)隨地充電變成了‘必須’�！� 他表示�！岸咄ù蛩阍趹锰幚砥髦姓蟁x, 目前來(lái)看不會(huì )在近期達成，因為首先需要將目前的幾種無(wú)線(xiàn)充點(diǎn)標準作一個(gè)整合。其中的差異性實(shí)在太大，而手機廠(chǎng)家對高通這種‘大集成’方式，有越來(lái)越多的擔心�！� 高全喜指出，從技術(shù)角度看來(lái)，無(wú)線(xiàn)充電下一步的發(fā)展方向是大功率、遠距離無(wú)線(xiàn)充電。除了目前應用在消費電子的手機、平板、筆記本等無(wú)線(xiàn)充電，將來(lái)還會(huì )發(fā)展到廚房電器、醫療器械、軍工設備等非接觸式供電電器，比如，在軍工方面的一些水下探燈，或者一些容易爆照的、不能有明火的場(chǎng)所，這些場(chǎng)所的照明等供電設備最好是用塑料整體包裝，盡量不要有縫隙，這就給無(wú)線(xiàn)充電帶來(lái)的很大的發(fā)展前景。而無(wú)線(xiàn)充電中對半導體芯片的要求大多集中在發(fā)熱量上，一般發(fā)熱低，效率就會(huì )高點(diǎn)，而且溫度稍低，性能就會(huì )可靠，“所以在產(chǎn)品驗證測試中，我們重點(diǎn)解決的是效率和發(fā)熱量的問(wèn)題�！� 2014年來(lái)看，中國市場(chǎng)是很關(guān)鍵的，因為4G開(kāi)始在中國推廣，而且中國已經(jīng)成為全球最大的智能移動(dòng)終端市場(chǎng)。如果中華酷聯(lián)，以及小米OPPO等也發(fā)力這塊市場(chǎng)的話(huà)，那么無(wú)線(xiàn)充電的市場(chǎng)會(huì )迅速放大�！爸信d和TCL已經(jīng)在2013年發(fā)布了其支持Qi標準的無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品，市場(chǎng)反響也不錯。三大運營(yíng)商剛剛解決4G牌照和標準問(wèn)題，下一步是布置基站和布網(wǎng)，估計2015年他們將會(huì )成為推動(dòng)無(wú)線(xiàn)充電的主力，因為4G手機屆時(shí)將會(huì )普及起來(lái)。3G智能手機帶旺了移動(dòng)電源產(chǎn)業(yè)，4G將帶旺無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)業(yè)！”蔡焱充滿(mǎn)信心地表示。 |
