TI与IDT力推双模芯片，大力促进无线充电普及

【导读】现代社会，移动设备的普及率越来越高，但是人们在享受产品带来的便利的同时，却避免不了电池短板带来的烦恼，为了解决这样的问题，除了移动电源大行其道之外，能随时随地充电，似乎才是最为根本的解决之道。因此无线充电这类型产品就横空出世了，为了统一所有的手机的无线充电规格，必须有相应的标准来对一些参数进行限制，而目前市面上共有三个不同的标准：PLA、Qi和A4WP。但标准众多，也会造成用户的麻烦。因此有很多厂

摘要：  现代社会，移动设备的普及率越来越高，但是人们在享受产品带来的便利的同时，却避免不了电池短板带来的烦恼，为了解决这样的问题，除了移动电源大行其道之外，能随时随地充电，似乎才是最为根本的解决之道。因此无线充电这类型产品就横空出世了，为了统一所有的手机的无线充电规格，必须有相应的标准来对一些参数进行限制，而目前市面上共有三个不同的标准：PLA、Qi和A4WP。但标准众多，也会造成用户的麻烦。因此有很多厂家现在已经推出了了双模芯片，支持不同的标准，德州仪器和IDT公司就是其中的佼佼者。

关键字：  无线充电器芯片，德州仪器，IDT

双模接收器问世 无线充电规格问题迎刃解

多模无线充电器芯片大战正式开打。继德州仪器(TI)3月初表态将开发同时符合无线充电联盟(WPC)Qi标准与电力事业联盟(PMA)标准的无线充电集成电路(IC)后，IDT也于18日宣布跟进并抢先发表支援上述两大标准的无线电源接收器(Receiver)，展现该公司于无线充电领域的研发实力，与对手较劲意味十足。

IDT副总裁暨模拟与电源部门总经理Arman Naghavi表示，IDT多模无线充电接收器内建异物侦测，可以避免无线充电过程中有金属物介入而引发的燃烧意外。

IDT副总裁暨模拟与电源部门总经理Arman Naghavi表示，WPC旗下成员约已达一百四十个，市占比例相当高，然而，自去年开始，愈来愈多的电信商或品牌厂如AT&T、Google、星巴克(Starbucks)相继宣布支援PMA标准，民众开始面临手机因标准不符，而无法随时随地充电的窘境。

Naghavi解释说，目前无线充电分有电磁感应(MI)与电磁共振(MR)等两种技术，MI阵营又分有WPC与PMA等两种协定，MR阵营则有Intel与A4WP等协定，协定彼此间并不相容，且又各有不同厂商的参与及支持，导致市场规格呈现多头马车，消费者使用上也可能造成诸多不便。要解决这样的问题，多模芯片将是最好的方式。

有鉴于此，IDT推出同时支援Qi与PMA标准的双模无线电源接收器，以利原始设备制造商(OEM)提供消费者具备更多无线充电弹性的商品。

据了解，IDT双模无线电源接收器可藉由侦测发射器(Transmitter)支援标准，自动切换至Qi或PMA标准，进行电源交换，毋须使用者控制。该元件整合同步桥接整流器、高效率同步降压转换器和控制电路，能够从相容的发射器接收交流电(AC)电源讯号，并将其转换成稳压5伏特(V)输出，提供供电与充电功能。

Naghavi指出，IDT的双模无线电源接收器为单芯片方案，能让行动装置或无线充电配件OEM降低原物料成本(BOM)及产品尺寸。此外，该元件至少可提供符合WPC及PMA标准的5瓦(W)电力，不过，若其再与IDT的无线电源发射器搭配，其系统可以利用专属电源控制回路，将输出电力提升50%，达7.5瓦的输出功率。

Naghavi说，WPC现有的Qi标准，与PMA标准彼此间并不相容，且各有大厂支持，例如Qi目前有诺基亚、宏达电、LG等公司力挺，PMA则有Google、AT&T和星巴克采用，那么支持不同协定的装置，相容性问题又该如何解决?双模无线电源接收器IC正是为了解决这样的问题而生，可提供WPC和PMA标准双重相容性。IDT的接收器为这二大竞争传输标准建立桥接，让移动装置与配件OEM厂商能以单一物料清单来支援WPC和PMA二大标准。

IDTP9021是IDTP9020无线电源接收器的强化版本，除了WPC “Qi”标准之外，并且相容于PMA Type 1 Interoperability Specification互通性规范，让客户能够将多芯片组态统合到一个单芯片方案。IDT元件是首获PMA预认证的产品，也是唯一相容于这二种磁感应无线电源标准的方案，可为多样化的移动装置提供理想的选择，包括智慧型手机、平板电脑、MID、数位相机、MP3播放器、遥控、可携式医疗装置及其他个人电子装置。

事实上，3月初德州仪器也曾宣布其未来产品蓝图亦将包含支援WPC及PMA两大标准的解决方案，且已开始投入磁共振充电标准联盟--无线电力联盟(A4WP)的产品开发。该公司预计于今年推出第一批多模无线充电解决方案。

德州仪器电源管理事业群资深副总裁Sami Kiriaki指出，随着无线电力联盟和PMA进入无线电源领域，可预见市场将出现对多元协议(Multi-protocol)解决方案的需求。

市调机构IHS iSuppli研究报告指出，手机品牌厂如三星(Samsung)、摩托罗拉(Motorola)、乐金(LG)、宏达电等皆竞相为其产品导入无线充电功能，已掀起无线充电应用风潮。预估2015年无线充电发射器及接收器的出货量将超过八亿颗，产值将高达24亿美元。

IDT副总裁暨模拟电源部门总经理Arman Naghavi指出，无线充电绝对是移动市场下一个最火热的议题，只是无线充电有不同技术，更有不同厂商所支持的不同协定，这也导致不同协定间会有不相容的问题产生。对此，IDT也陆续推出相关解决方案，来解决无线充电的棘手问题。

标准之争，孰优孰劣?

Qi和A4WP是当今最重要的两种无线充电技术，但其各自的优点和缺点又是什么呢?谁又会在即将到来的无线充电技术大战中脱颖而出呢?

Qi和A4WP是当今最重要的两种无线充电技术，但其各自的优点和缺点又是什么呢?谁又会在即将到来的无线充电技术大战中脱颖而出呢?让我们一起来看看国外科技媒体Android Authority带来的分析。[!--empirenews.page--]

毫无疑问，无线充电将会是未来移动设备的一个发展方向，也是各大厂商争相研究的热点技术之一。其实在电子产品如此普及的今天，相信我们每个人手头上都有若干个不同种类的充电器和充电线，使用起来非常不便。而无线充电技术正是为解决这个问题而产生的。无线充电技术一方面能让用户摆脱线缆的困扰，另一方面也能解决充电器的通用性问题。

但是，正如我们所看到的，无线充电技术还没有被大规模应用，其原因主要在于目前有许多种不同的无线充电技术，而在众多技术当中，Qi和A4WP无疑是最接近大规模应用的两个。Qi是由WPC(无线充电联盟)提出的一项技术，而今年1月正式定案的A4WP则是其最强大的竞争对手，而Qi和A4WP的竞争也可以看作是全球无线充电技术的争夺大战。

相比于A4WP来说，Qi的制定机构WPC是目前世界上最大的无线充电标准组织，其成员包括来自15个不同国家的137个合作伙伴，并已有一百多款搭载Qi技术的设备上市。但与此同时，包括高通、三星和德州仪器在内的一些重要成员同样也是A4WP的支持者。此前三星就曾表示A4WP比Qi更具有潜力。

为了更好地理解这两种无线充电技术各自有什么优势和劣势，让我们先简单地了解一下无线充电的原理和这两种技术区别。

无线充电的原理

无论不同的无线充电技术的差别有多大，它们背后的原理就是我们熟知的电磁感应现象，具体来说就是利用变化的电场产生变化的磁场，再利用变化的磁场产生电场，从而产生电流为设备充电。

我们都知道一根通电导线周围产生的磁场的方向垂直于电流方向，而且通常情况下是非常微弱的，但是如果将导线绕成圆形或者是螺形的话，相同方向的磁场便会叠加，从而形成较强的磁场。其实无线充电的原理就类似于我们生活中常见的变压器，都是利用一个线圈中的电流在另一个线圈中产生电流。但区别于变压器通过铁芯传导磁场的方式，无线充电设备中的感应线圈经过了一些特殊的调整，是以空气为介质传导磁场的，从而产生感应电流。同时，和声音的共振一样，两个线圈感应也需要设置一个共振频率，使接收线圈和输出线圈的频率一致，从而在输出线圈电流很小的情况下，也能在接收线圈中产生足够强的感应电流。

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举个例子，大家一定都听说过一队士兵在桥上齐步走最终把大桥振塌的故事吧，这是因为士兵踏步的频率与大桥的固有频率一致，从而能量更够在最大程度上传给大桥，最终导致大桥的坍塌。而对于无线充电技术来说，输出线圈就相当于士兵，是能量的输出方;而接收线圈则相当于桥，是能量的接收方，如果想让能量传输效率最大化，就必须让两个线圈的频率一致。

原理的实际应用

原理终归是原理，而各大厂商究竟是如何实现这个原理的呢?其实非常简单，仅仅需要一个通过交流电产生磁场的输出线圈和一个用磁场产生电流的接收线圈就行了。于此同时，输出线圈中的电流需要用LC回路(由电容和电感组成)调节至某一特定频率，从而能在接收线圈中产生尽可能大的电流，保证较高的能量传输效率。

除此以外，设计师还需要解决诸如如何制造感应线圈，如何决定传输频率，如何优化充电时间和能源消耗等诸多实际问题，但这些问题都不在本文的讨论范围内。不过其中有一个非常重要的问题，那就是感应线圈的大小的确定并如何在传输效率、磁场强度和共振频率之间寻找一个平衡点。在这个问题上，Qi和A4WP的选择互不相同，最终导致了Qi技术小巧高效，而A4WP技术功率强大。

Qi无线充电技术——磁感应充电

Qi无线充电技术目前已得到较广泛的应用，诺基亚Lumia 920、三星Galaxy S4和谷歌Nexus 4都支持该项技术。相比于A4WP，Qi采用了较小的感应线圈，从而能够很容易地在较高频率下传输能量。不过其缺点也很明显，那就是充电的距离比较短，最大仅有几个厘米。所以，采用Qi的无线充电设备都需要将手机等设备放在充电基座上，通常还有设有磁性固定装置。而Qi另一个比较大的劣势就是不支持多个设备同时充电。

为了改进这些缺点，有人提出在充电输出装置中放置多组小型线圈，以增加充电范围，但耗电量无疑也会随之增加，而且用户依然需要在充电时将手机等设备精确地放置在有感应磁场的区域，以保持和充电基座较强的连接。为了进一步解决耗电量增加的问题，WPC在Qi技术中加入了一种通讯协议。通过这个协议，充电中的设备会“告诉”充电基座需要的电量或是充电已完成，而充电基座可以根据充电设备的需要调节输出功率或者在充电完成后转入节能模式。

除此以外，Qi另一个令人诟病的问题是在充电时可能会加热手机等设备内部的导电材料，从而引起发热。

总体来说，Qi是一项比较保守的无线充电技术，虽然能量传输效率较高，但是在实际使用中不够灵活，对用户的要求比较高。

A4WP无线充电技术——磁共振充电

在提高能量传输效率的问题上，A4WP的解决方案与Qi完全不同。相比于Qi，A4WP采用了更大的输出线圈，能同时为多台设备充电。同时由于设定了精确的共振频率，即使微弱的感应磁场也能为设备充电，这意味着A4WP的充电范围将会比Qi大得多。不过A4WP采用的磁共振无线充电技术的原理和Qi一样，本质上都是电磁感应，只是在利用电磁感应的方式上有所不同而已。

虽然原理一样，但是A4WP的使用效果与Qi完全不同。A4WP的充电范围更大，理论上来说隔着物体也可以充电，同时也不需要准确地将设备摆放在充电基座上。此前，新西兰一家名为Power by Proxi的公司曾推出过一种无线充电盒，把电池、手机、相机等放入盒子中即可自动充电。虽然这个无线充电盒没有采用A4WP标准，但是其原理是一样的。

和Qi一样，A4WP也可以根据充电设备的数量和缺电状况自动调整能量分配方案，以达到节能的目的。

从其特点来看，A4WP要比Qi方便不少，用户不再需要像使用Qi无线充电设备时那样将手机小心翼翼地摆放好，而且由于A4WP的充电范围较大，将会支持一些形状复杂的设备，比如相机。

而A4WP的缺点可能就在于给多个设备充电时其功率不能满足要求。比如说当一个10W的A4WP无线充电器给三个5W的充电设备充电时，每台设备的充电功率就会不足，充电时间也就会变长。所以对A4WP来说，真正的问题是其充电速度和效率。[!--empirenews.page--]

Qi vs A4WP：谁将会胜出?

因为目前还没有采用A4WP技术的设备上市，所以在充电效率和电力消耗上哪个技术更优秀还不得而知。但是可以预想一下两种技术实际的应用状况。对于家庭用户来说，设备兼容性和效率才是他们最关心的两个因素，从这个角度来说，两者的差别并不大，不过A4WP还有略有优势的。而对咖啡厅之类公共场合来说，能够为多个设备同时充电的A4WP无线充电器显然更为实用。

不过，最有可能决定谁能胜出的因素还是这两种技术的应用率，而在这方面，有着多家合作伙伴和一百多款上市设备的Qi遥遥领先。不过，像高通、三星、德州仪器这样重要的合作伙伴同时也对A4WP展现除了浓厚的兴趣。三星的一位发言人就曾表示三星看好A4WP技术，并愿意为A4WP建立其相应的生态环境。而这些移动设备行业巨头的加入无疑会加快A4WP的普及。

就像所有的新技术一样，市场接受A4WP也需要一段时间。虽然三星表示看好A4WP，但是其最新旗舰机型Galaxy S4采用的依然是Qi无线充电技术，或许三星将会在明年支持A4WP的设备。可见，A4WP还是需要一段时间才能最终完善技术并打响知名度。所以，在未来的一段时间内，Qi应该还会继续稳坐无线充电技术的头把交椅。

虽然A4WP有各种各样的优点，但如果A4WP最终与Qi形成两强争霸的局面的话，两者的不兼容性将会给用户带来不便。不过，我们还是希望采用A4WP的设备能够早日到来。

何时才能迎来无线充电普及

你不是一个人在翘首期盼着“无线充电”技术能够占据市场主流位置。

在我们给电子产品做设计的时候，在我们使用电子产品的时候，无线供电一直以来都是最为让人翘首期盼的技术。它所能够带给人们的改变，再怎么强调其重要性都不过分。但是如果你再看看它向市场迈进的速度，实在是有够慢的，到现在为止，还没能走进千家万户。

为何会如此呢? 需要怎样的技术才能让它成为市场主流呢?

在过去的两年时间里，我们其实看到了有很多无线充电的解决方案，大部分是在智能手机方向上。 它们要么是一个套子，要么是一个垫子，同样我们看到了很多诸如“无线充电协会”(WPC)以及“无线充电联盟”(A4WP)等标准化组织的形成。

每一个组织，每一项发明都声称自己搞出来的都是最棒的技术，可以引导世界走向一个无插头的未来。但是就我的观点而看，我们目前所见所闻的，都是一些夸夸其谈，它们在电子终端上的功能性表现很差。

无线充电将不会像是WIFI一样在办公室或者家庭中那样普遍，电力不可能像是无线数据一样，非常方便安全的来回移动。要是有人声称电力能像数据一样转移的话，那么这家伙就是个骗子。同样我们还需要考虑的是消费者的心理。消费者是否真的需要一个智能手机的充电系统，在手机上搞一个特殊套子?或者搞一个比USB线或者扩展基座还贵，体系还大的充电板子?还得把它们放在特殊的位置上才能工作? 其余还有各种技术性难题，比如更加漫长的充电时间，如果激活设备让它能够接收电流? 目前为止几乎还没有什么技术性的突破能够让这些产品或者标准在市场上大放异彩。

所以对于无线充电来说，究竟做到那些点才能打个漂亮的翻身仗呢? 我的观点如下所述：

第一点，“接收电力”的技术必须足够的迷你化，起码能够在手机上作为内置的一个系统，安装在智能手机的处理器面板上。其实它应该做的更加的微型化，比锂电池还小。这样就能够让现有的数百万的各种家用电子设备都能够自行无线充电。

第二点， 就目前来说，人们还不得不去习惯这些无线的充电基站，不管是垫子还是盒子，你都得花费大量的时间和精力才能达到充电的效果。比如充电时间要比一般充电的长，比如要找到一个比较合适的位置才能让它充上电等等。所以未来这些基站的性能和易用性必须得到提升。

最后，在充电过程中，必须保证绝对的安全。毕竟我们在这儿聊的主人公可是电啊。

过去的这十几年时间，无论在家里还是在办公室，我们都经历了翻天覆地的变化。有一些我们看得到，有一些我们看不到。看得到的是我们都从上网线中解放出来，用上了WIFI。但除此之外，还有的就是插座和插头的数量正在呈惊人的速度递增。在未来的十年时间里，毋庸置疑，我们将看到无线充电设施将把那些插座和插头取而代之，出现在千家万户的桌面上和墙壁上。最终，无线充电技术将进入高难度技术条件才能实现的环境中，比如风力涡轮机组中，汽车上，以及用在潜入深海探测的机器人身上。

标准之争阻碍无线充电普及

英国金融时报撰文指出，智能手机以及消费电子产品制造商都陷入了一场有关无线充电的标准之争，这一局面可能导致无线化进程放缓。目前行业内出现了几个大的联盟，其中苹果未参与任何联盟，而是自行提交了无线充电技术专利申请。

苹果(Apple)、高通(Qualcomm)以及三星(Samsung)等公司都在注册专利，宣传自己的标准，并面向未来结成对抗性的产业集团，无线充电意味着未来无需通过电线连接电源插座即可对电池进行充电，并让电器运行。

无线充电联盟(Wireless Power Consortium)是最具影响力的产业集团。超过130家公司是其成员，该联盟的Qi技术已应用于120种产品，其中34款为手机，包括诺基亚(Nokia)的Lumia 920旗舰型智能手机。

但无线充电联盟缺乏高通和三星等主要手机企业的支持，这两家企业是其自行发起的Alliance for Wireless Power联盟成员。

无线充电存在多种不同的技术标准。无线充电联盟的Qi技术目前处于领先地位，它属于电磁感应，要求充电时将设备准确放置在感应环内。

这种技术很可能被磁共振技术所取代，后者允许多个设备同时充电，并可将设备放置在距离电源数米之外。

研究机构IMS Research的分析师杰森•德普劳克斯(Jason dePreaux)表示：“此前我们曾经历过Blu-ray与HD-DVD以及VHS与Betamax的标准之争，但当前的无线充电标准之争所涉及的组织数量更多。”

宝洁旗下的电池制造商金霸王(Duracell)及其Power Matters Alliance联盟、德国汽车制造商的一个联盟和美国消费电子协会(Consumer Electronics Association)成员企业是其它竞争力量。苹果目前未参与任何联盟，而是自行提交了无线充电技术专利申请。

德普劳克斯表示：“大家都认为，无线充电要普及，需要有一套通行技术标准——你不会想要在机场为不同的技术标准设立多个充电座。这在一定程度上阻碍了该领域的发展。”[!--empirenews.page--]

无线充电联盟成员Fulton Innovation的高级技术主管戴夫•巴尔曼(Dave Baarman)认同德普劳克斯的观点，称各种类型的无线充电技术是可以统一的。

分析师则指出，不同的技术标准及产业联盟使得预测无线充电市场的增长速度非常困难。IMS Research表示，每年能从无线充电技术中获益的设备数量可能高达50亿部，但预计使用这一技术的设备数量将从2012年的仅500万部增长至2015年的约1亿部。

需求巨大无线充电 无线充电技术势必普及

从理论上说，电力可转化为电磁波，从而实现电力的无线输送。但由于电磁波在空间传输的损耗极大，而当年电子元件的体积和成本都很大，因此“无线输电”没有像“有线输电”那样得到广泛的应用。与此同时，真正的无线充电设备要复杂得多，需要解决线圈对齐、手机与充电板之间的交互、充电管理与控制等问题。

目前，无线充电技术尚存若干技术难题，如提高充电效率、降低成本、增加有效充电距离(Qi标准的设备与充电板的最大距离为4厘米)等。无线充电的电磁波传输过程中损耗较大(电磁辐射与距离的4次方成反比地衰减)，这就限定了各种标准的有效充电距离。因此，在提高能效转换上，这一技术有相当大的提升和改进空间。

除了技术问题，眼下最棘手的是不同生产商的标准不一致，这就必须统一规范标准。否则，各厂商的设备无法兼容，会造成无线充电设备的浪费。目前有多种标准在竞争，比较主流的是Qi标准。专家估计，至少要到2014年才会有最终统一的无线充电标准。

无线充电技术一直是智能终端行业的热点话题，消费者潜在需求巨大。美国市场研究机构近期发布的报告显示，全球无线充电市场未来5年内将呈现井喷式增长，年复合增长率预计为57.6%。2011年，无线充电市场的产值仅为4.57亿美元，至2020年，市场规模将达到150亿美元。

相信在不久的将来，随着技术的进步，无线充电技术必将大大普及，并给我们的生活带来更快捷方便的体验。我们所使用的许多电子产品，包括手机、相机和平板电脑等，都有望彻底告别充电线。

最终它会给我们带来一个没有插头和插板的世界，让我们拭目以待。