Pengecasan tanpa wayar: menilai piawaian untuk produk gen seterusnya

Calling All Cars: Old Grad Returns / Injured Knee / In the Still of the Night / The Wired Wrists (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

BY AJ ELJALLAD, Pengurus Kanan, Segmen Tanpa Wayar
ON Semikonduktor
www.onsemi.com
Pengecasan tanpa wayar sedang berkembang untuk menjadi ciri bahawa pengguna telefon pintar, tablet, komputer riba, dan wearables akan mengharapkan sebagai keupayaan produk asas. Satu cabaran yang tinggal adalah, walaupun peranti ini tidak semua mempunyai keperluan kuasa yang sama, pengguna ingin mengehadkan bilangan stesen pengisian tanpa wayar yang mereka perlukan - idealnya, hanya satu. Dan antara faktor yang perlu dipertimbangkan dalam membangunkan satu penyelesaian stesen adalah pelbagai piawaian yang muncul. Artikel ini melihat piawaian bersaing ini dan gabungan optimum standard dan teknologi.

Selama bertahun-tahun, pengguna peranti mudah alih telah melayari web, bercakap di telefon, dan membuat sambungan ke rakan-rakan - semuanya tanpa sebarang sambungan fizikal. Kemudahan tanpa wayar sedemikian telah menjana aplikasi baru dan sektor pasaran. Namun, kebanyakan pengguna tanpa wayar hanya "tanpa wayar" sebahagiannya. Apabila ia datang untuk mengecas, majoriti terus menyambungkan peranti ke salur keluar dinding - dengan kabel.

Pertumbuhan pengecasan tanpa wayar

Menurut firma penyelidikan IHS (www.ihs.com), pasaran adalah besar dan akan menunjukkan pertumbuhan pesat dan pertumbuhan unit sehingga ia mencapai kematangan dan ketepuan menjelang pertengahan dekad akan datang.

Rajah 1: Pasaran dunia untuk kuasa tanpa wayar menunjukkan pertumbuhan yang signifikan selama sedekad ini.

Penyelidikan pengguna IHS menunjukkan bahawa, pada 2015, kira-kira 90% pengguna akan memilih untuk mempunyai fungsi pengecasan tanpa wayar dalam peranti mudah alih mereka. Kira-kira satu perlima daripada pengguna ini telah menerima pakai teknologi ini, sementara yang paling tidak digunakan tetapi masih berminat untuk berbuat demikian - potensi pasaran yang besar di mana pengguna yakin akan keperluan dan teknologi yang perlu disampaikan.

Keinginan pengguna adalah jelas: untuk dapat mengenakan bayaran dengan cepat dan sepenuhnya, membenarkan sekurang-kurangnya satu hari penggunaan antara caj.

Pengecasan berwayar telah berkembang; Pengecas telah menjadi lebih kecil, lebih cekap, dan lebih pintar. Pengguna mudah alih boleh membawa bateri mudah alih untuk membenarkan pengisian "on-the-go" semasa tempoh penggunaan berat, walaupun mengecas pek bateri dan, kemudian, peranti itu masih dikunci secara utamanya. Bateri sedang bertambah baik, namun berat badan masih penting - selalunya lebih banyak daripada peranti itu sendiri.

Pengecasan wayarles mewakili langkah seterusnya yang logik evolusi pengecasan. Walaupun masih dalam fasa "adopter awal", sejak dua tahun yang lalu, 221 juta peranti yang mampu ditanggung secara wayarles telah dihantar. Pada masa yang sama, 83 juta stesen pengecas (kebanyakannya mandiri mengecas pad) telah dihantar.

Banyak pengecas hari ini berada di ruang awam seperti kafe dan lapangan terbang; sesungguhnya, kebanyakan pengguna yang mencuba pengecasan wayarles mengalami teknologi di tempat lain selain di rumah atau pejabat mereka.

Piawaian dan pakatan

Seperti banyak teknologi baru muncul, terutamanya yang mempunyai potensi pendapatan yang besar, piawaian berganda (sering tidak serasi) sedang dibangunkan. Walaupun ini berfungsi untuk memacu teknologi, kekurangan penyelesaian yang benar-benar sejagat juga boleh menyekat penggunaan.

Konsortium Tenaga Tanpa Wayar (WPC) ditubuhkan pada tahun 2008 dan terdiri daripada kira-kira 230 ahli dari 20 negara, termasuk elektronik pengguna, semikonduktor, dan pengendali tanpa wayar. Ahli-ahli WPC menyokong standard Qi (disebut "chee").

WPC mengesahkan kepatuhan produk melalui rangkaian makmal yang diberi kuasa WPC. Terdapat lebih daripada 1, 200 produk bersertifikat Qi di pasaran, termasuk lebih daripada 300 alat pemancar / pengecasan dan lebih daripada 90 telefon pintar yang dibolehkan Qi. Pangkalan yang dipasang dianggarkan lebih dari 150 juta peranti dan ABI Research (www.abiresearch.com) memperkirakan bahwa ini akan melebihi 700 juta perangkat menjelang 2020.

Melalui perkongsian, Qi sedang dipasang di kereta, restoran, hotel, lapangan terbang, dan pejabat korporat - terdapat lebih daripada 4, 000 lokasi pengecasan Qi awam yang sudah digunakan.

Dari perspektif teknikal, Qi adalah standard induktif yang menyokong pengisian yang dipasang dengan ketat. Di bawah spanduk WPC, PowerbyProxi adalah penyelesaian resonan yang menawarkan kebebasan ruang penuh dan menyampaikan sehingga 5 W dalam senario pengisian satu-satu atau satu hingga banyak. Teknologi ini sesuai di dalam telefon pintar kerana penerima tanpa wayar proprietari, sementara Pengesan Objek Luar yang terbina dalam memastikan objek logam tidak mengganggu atau terlalu panas.

Perikatan Kuasa Daya (PMA) dan Perikatan untuk Kuasa Tanpa Wayar (A4WP) telah ditubuhkan sebagai organisasi berasingan pada tahun 2012 dari pelbagai jenis telekom, peranti pengguna, automotif, perabot dan syarikat lain. PMA terutamanya tertumpu kepada penyelesaian induktif yang digabungkan dengan ketat, sedangkan A4WP sedang mengusahakan teknologi resonansi yang lemah.

Pada bulan Jun 2015, kedua-dua organisasi itu secara rasmi bergabung dan, pada tahun itu, dijenamakan semula sebagai Perikatan AirFuel (lihat Rajah 2 ). Penggabungan itu mengurangkan bilangan organisasi (dan standard bersaing) dari tiga hingga dua dan dipuji kerana membawa matlamat standard tunggal yang dapat dihubungkan satu langkah lebih dekat. ON nombor Semiconductor itu sendiri di kalangan kira-kira 160 ahli selepas penggabungan.

Perikatan AirFuel mempunyai platform teknologi luas yang meliputi teknologi induktif, resonan, dan tidak dipadam.

Teknologi induktif agak matang dan digunakan dalam berjuta-juta peranti di seluruh dunia. Teknologi yang digabungkan ini menawarkan kecekapan sehingga 80% dengan pengecasan berskala untuk memenuhi peranti dengan keperluan kuasa yang berlainan.

Teknologi resonansi AirFuel membolehkan pengalaman pengecasan "turun-dan-pergi" melalui mana-mana permukaan dan dilabel "Rezence" pada tahun 2013. Rezence menawarkan pengecasan berskala dan tidak terjejas oleh kehadiran objek logam seperti kunci atau syiling.

Melihat kepada masa depan, Perikatan AirFuel juga mengusahakan teknologi yang tidak dipadamkan yang akan menghantar kuasa sehingga beberapa meter. Terdapat pelbagai teknologi / media transmisi yang dipertimbangkan, termasuk RF, ultrasonik, dan laser. Spesifikasi awal menyokong kuasa sehingga 5 W pada jarak 15 kaki (5 meter); ini dijangka meningkat kepada 15 W dalam edisi kedua pada tahun 2017.

Di samping aspek teknologi, Perikatan AirFuel sedang membangunkan piawaian infrastruktur untuk pengecasan tanpa wayar. Ini termasuk definisi struktur antaramuka, arahan dan pelaporan, dan protokol rangkaian - semuanya akan menambah kecanggihan dan faedah pengguna.

Gambar 2: Selepas penggabungan PMA dan A4WP 2015, AirFuel Alliance merupakan pemacu utama teknologi kuasa tanpa wayar.

Walaupun masih terdapat beberapa cara untuk pergi, matlamat utama adalah untuk menyampaikan sebuah sistem tunggal yang boleh dikendalikan sepenuhnya yang mampu mengenakan pelbagai peranti dengan keperluan kuasa yang berbeza pada masa yang sama tanpa gangguan. Sebaik sahaja ini dicapai, maka kita akan tiba di pengalaman pengisian "drop-and-go" yang benar yang akan mendorong penggunaan universal oleh pengguna.

Peranan teknologi semikonduktor

Terdapat dua aspek asas untuk pengecasan tanpa wayar: kuasa dan magnet. Dalam banyak cara, teknologi berkongsi banyak warisan dengan bekalan kuasa mod moden (SMPS). Ini biasanya terdiri daripada peringkat penukaran primer dan sekunder yang ditambah oleh pengubah dan sering menggunakan resonans sebagai cara meningkatkan kecekapan. Oleh itu, kebanyakan R & D yang dijalankan oleh syarikat-syarikat semikonduktor terkemuka dalam meningkatkan kecekapan SMPS boleh digunakan untuk membina penyelesaian tanpa wayar yang lebih baik.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, sistem pengisian wayarles terdiri daripada pemancar dan penerima, yang sangat dekat dengan fungsi utama dan menengah SMPS. Perbezaannya ialah dengan kuasa tanpa wayar, "pengubah" dipecahkan kepada dua gegelung - satu di dalam pengecas dan satu di dalam peranti. Walaupun peranti diletakkan pada pad pengecas (dan oleh itu "menyentuh"), adalah betul untuk menggunakan istilah "pengecasan tanpa wayar" kerana permukaan pengecasan dan kes peranti tidak bersifat konduktif dan gegelung pengecasan dipisahkan oleh jurang penebat beberapa milimeter atau lebih.

Rajah 3: Gambarajah gambarajah penyelesaian pengecasan tanpa wayar resonan khas.

Penjual Semikonduktor kini sedang membangunkan penyelesaian pengecasan wayarles lengkap, termasuk pengurusan kuasa, penerus jambatan, peringkat penukaran kuasa, suis kuasa (MOSFET), dan pengecas bateri. Penyelidikan R & D terus menumpukan usaha mengurangkan saiz dan kos semasa memandu kecekapan yang lebih tinggi. Di samping itu, banyak syarikat juga kini menawarkan alat pembangunan maju dan reka bentuk rujukan yang memudahkan jurutera reka bentuk untuk membawa sistem pengecasan tanpa wayar untuk memasarkan dengan cepat.

Jelas sekali, ada masa yang diperlukan sebelum piawaian "drop-and-go" benar-benar sejagat diadopsi secara global, tetapi dengan teknologi resonan matang dan membolehkan pengecasan longgar digabungkan, beratus-ratus piawaian sokongan pengeluar utama, berjuta-juta perkapalan peranti, dan 90% pengguna yang mahu penyelesaian, masa depan untuk mengecas tanpa wayar sebagai kaedah pengecasan utama masa depan adalah terjamin.

Oleh AJ ELJALLAD, Pengurus Kanan, Segmen Tanpa Wayar, ON Semiconductor www.onsemi.com