基於紅外線的無線充電技術有何進展？
作者 : Maurizio Di Paolo Emilio
無線充電是一項在許多電子應用中廣泛應用的技術，例如消費電子、汽車和物聯網(IoT)。對於低功率設備，無線即時線上韌體更新(Over-the-Air Technology, OTA)功率傳輸具有顯著優勢，包括無需繁瑣的連接電線以及減少或消除需要維護進行更換的電池。
無線充電解決方案
在提供此類解決方案的公司中，總部位於以色列瑞荷渥特(Rehovot)的新創公司Wi-Charge脫穎而出，其開發了一種基於紅外線的無線充電技術，因而有別於傳統的感應電能傳輸和射頻充電。
Wi-Charge所開發名為「AirCord」的產品，是一種由發射器和接收器組成，使用光束為不同類型的設備充電的無線充電解決方案。根據Wi-Charge的說法，與其他技術功率隨距離的平方而降低不同，這項技術的功率與距離無關。
此外，該技術只會向目標設備供電，不會將不必要的輻射傳播到周圍環境中。無線電力發射器(圖1)連接到電網(交流電或直流電)，將電能轉換為安全的紅外線光束，為用戶端設備提供能量。
另一邊，可以插入或嵌入用戶端設備的無線電力接收器將紅外能量轉換回電能。然後接收器可以使用該能量為內部電池或超級電容器充電。接收器發回用戶端設備的遙測資料，包括電池狀態、使用情況統計、帳單資訊等。
單個發射器可以為多個設備(自動識別)供電，而多個發射器也可以用於大型部署的拓撲結構，例如超市、生產廠房、購物中心和餐廳。
圖1：AirCord無線功率傳輸器。 (來源：Wi-charge)
Gen2接收器
最近，Wi-Charge宣佈對其技術進行重大升級，以推動市場發展並為更多小工具和應用程式提供無線充電。Wi-Charge正在通過推出其Gen2接收器來推進其實現無線世界的目標。Wi-Charge Gen2接收器是該行業的一項重大進步，它為設備製造商提供了直接存取權限，並在功率、簡化整合和外形尺寸方面設定了新規範。
根據Wi-Charge的說法，新的升級在增加了功率的同時減少了佔用的空間，從而增強無線充電能力和設備適用範圍。Wi-Charge接收器佔用的空間比以前的版本小30%，功率則增加了40%，現在可以支應更多種類的設備和使用情境。
根據Wi-Charge介紹，接收器在以下方面得到了改進：
- 完整的充電解決方案：Gen2接收器現在帶有電池充電器、控制介面並可客製化輸出電壓。它還可以將客戶警告和遙測資料從接收器發送到發射器，然後發射器將其發送到Wi-Charge雲。
- 功率增加：Wi-Charge發射器現在可以使用單個發射器為更多設備供電，以及為需要更多功率來運行其功能或整體上來看有更多耗電功能的設備供電。
- 減少用戶端設備的物料清單(BOM)：這是更簡單的電子整合、改善的美學以及更容易機械整合到原始系統(使用更少的研發資金)造就的結果。
「對於第一代接收器，這些新的增強功能並不存在，一切都要在客戶方面完成。我們的第二代接收器在一個封裝中包含了所有這些功能，這受到了我們客戶的高度讚賞，因為它使整合變得微不足道且成本更低。」Wi-Charge的聯合創始人兼首席商務官Ori Mor在接受《EE Times》採訪時說。
Gen2接收器的工作參數，例如用於為電池充電的電壓強度，現在可以通過軟體進行配置。這意味著客戶可以簡化解決方案的設計，從而節省時間並降低成本。而對於上一代接收器，Wi-Charge必須設計電池組，然後將其與客戶的PCBA整合，其中包括電池充電器、變壓器和處理器，處理器通過I2C匯流排通信電池組內有多少電池可用。
「在我們的第二代技術中，所有這些功能都已經在接收器內部。您所要做的就是將其連接到電池並使用相關參數進行配置。就是這樣，你只需要進行佈線和機械封裝。」Wi-Charge研發副總裁Eli Zlatkin說。
新接收器在功率、尺寸和成本方面實現了實質性改進。正如Zlatkin指出的那樣，不是功率增加了，而是效率增加了。
「我們的Gen2接收器從發射器獲得的功率與以前相同，但效率顯著提高。以前，我們的低功率設備提供60mW，而現在它們能提供100mW。從250到330mW的更高功率設備，所有這些都是使用相同的傳輸功率強度實現的。」Zlatkin表示。
這些改進是通過使用更好、更高效的元件、重新定義電路佈局以及更好地領悟如何使用控制器來實現的。該模組不是為外部整合而設計的，也不是為消費者應用設計的隨插即用設備。它通過上一代產品所沒有的小型低成本連接器，僅用於設備內部整合，。
此外，可以構建具有多個發射器和接收器的網路(如圖2)，從而允許客戶將特定設備優先於其他類型的設備。它可以視為是一種服務品質(QoS)功能，其中某個客戶可能會為更高的充電優先順序付出更多。
圖2：在Wi-charge網絡中，擁有多個發射器及接收器。 (來源：Wi-charge)
例如，如果在同一個網路中有一把智慧鎖和一把牙刷，那麼鎖的電池是否充足可能更為重要。因此，根據Wi-Charge的描述，我們可以定義一個策略，讓鎖的充電優先順序高於牙刷。
「明年，我們的重點將放在無線供電廣告顯示器、智慧鎖和其他用於小型建築接入控制的智慧設備上。我們已經在開發可以放在會議室或餐廳的商用充電板，以及牙刷充電器。此外，我們還可能進入電動窗簾、電動百葉窗和工業市場。即便我們無法透露我們在用戶側與OEM合作的情況，但那很令人興奮。」Mor總結道。
(原文刊登於EDN姊妹網站EE Times，參考原文：Discovering New Enhancements in Light-based Wireless Charging)
加入LINE@，最新消息一手掌握！
