三星无线充电板多元应用装置掀导入潮 无线充电市场进入战国时代(2)

凌通科技项目经理庄珰旭(图3)表示，近年来通用规格的关系，WPC所主推的Qi标准态度与规格较为开放，使得WPC市场导入速度较快。 同时，感应式技术频率是100~205KHz，在此范围内Ｑ值都能接收到能量，故该技术组件选用门坎较磁共振技术来得低，但其劣势在于线圈与线圈位置需精准对位，且自由度较低。

图3 凌通科技项目经理庄珰旭谈到，WPC联盟所推动得Qi标准之所以普及，在于本身规格保持较为开放的态度使然。

丘宏伟指出，在无线充电设计中，传送端(Tx)与接收端(Rx)之间传输的自由度、温度是产品设计时的一大挑战。 磁共振的发热体在PCBA(Printed Circuit Board Assembly)之上，因此线圈本身温度较低，而磁感应技术的发热主要圈上面，为了降低装置过热导致电池爆炸的疑虑发生，手机发行量最大的两大厂商苹果与三星， 都将自家无线充电手机的最高接收功率设定为7.5W。

丘宏伟强调，热要如何牵引，会影响终端产品设计方向。 以WPC标准来看，TX与RX线圈距离为５mm，在充电过程，热量从TX端向上传送，加上RX本身也会发，导致RX端的手机温度难以散去。 不仅如此，手机设计要求外型美观、精简成本，故手机商会希望在不加散热片、不破坏机身外表(在手机壳上开洞)的状况下导入无线充电技术，使得无现充电设计难上加难。

虽然每一种无线充电技术都有各自的优劣势之分，但以设计原理的本质来看，是否磁共振的效率一定比磁感应技术差呢？ 丘宏伟认为，假设两种技术都是最佳条件下，包含功率、大小都在最好的状况下，两者之间的效率理论上差距将非常微小。

无线充电设计五大瓶颈

在各大厂商争相卡位进入无线充电市场时，其芯片与线圈设计挑战不容忽视。三星无线充电板 高创科技营销部经理王世伟(图4)表示，无线充电实务设计上常见瓶颈来自五大因素，包含线圈距离、对位、线圈大小、厚度与温度等问题。

图4 高创科技营销部经理王世伟表示，线圈距离、对位、线圈大小、厚度与温度是无线充电设计时常见的瓶颈。

． 线圈距离

当所有参数完全相同时，线圈距离确实是效率最重要的因素之一，但是并非愈近愈好。 实际上RX端软磁(Ferrite)接近TX线圈时，会引起TX线圈感值上升，这个现象导致谐振频率偏移，进而造成充电效率会反转下降；基于此，须要改变接收线圈的架构。 王世伟提到，该公司改变天线时的主要项目会从顺磁材料及逆磁材料的相对位置等部分着手，以提高接收线圈Vp-p，同时降低RX系统的起动电压。

． 对位

常见对位方式有三种，包含机构、磁吸与感测等方式，但现有对位方式皆有其缺点。 利用机构者，无法在平面物体上对位；利用磁吸者，会影响其他组件(如MEMS、Hold Sensor)，或造成效率降低(如马达、磁场)；利用感测组件者，原有产品需要额外组件(如光敏电阻)，或材质受到限制。 王世伟建议，可将LC共振结合Ferrite对线圈造成感值变化的特性使其具备对位提示之功能。

． 线圈大小

两个线圈间的互感量和线圈的面积成正比，所以提高线圈的面积，可以有效提高互感的磁通量，进而提高感应电动势。 高创圈面积差距大的个案中常利用提升感值来改善效率，便是基于法拉第感应电动势公(Electromagnetic Induction)，唯为了维持Rdc的一致性必需增加导体的截面积。

． 厚度

当Ferrite达到饱和时，导磁率会快速下降，深度饱和时导磁率接近空气。 而经实务发现，在μ不变的前提下，提高弹性导磁率(μ')，降低粘性导磁率(μ")可以提高效率，然而在现有制程技术中，湿式烧结法难以突破。 基于此，干式烧结是暂时的必要之法，透过此方法，可以轻易达到μ>1000，但是现有制程有难以降低厚度(必需研磨)、烧结后曲翘(变型)以及研磨及运送过程易碎(良率不佳)等缺点。

． 温度

由于电路上的限制，必需保持一定的R值(高频中的电组成分)，加上铜线本身的长度及截面积会产生电阻，磁材也有铁损，在实务中线圈组常会有温度产生。三星无线充电板

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