搶進大功率應用　60W無線充電標準明年底定

2017-10-02

盧佳柔

無線充電市場方興未艾。三星與蘋果等手機大廠接續推出搭載無線充電功能的手機，刺激市場對無線充電熱度更上層樓；延續此熱潮，WPC聯盟宣布預計於2018年確立60W無線充電標準，擴大筆電和汽車應用市場，加速產業發展。

2017年無線充電技術的規格與功能，依舊聚焦於功率部分的提升，且在提高功率的同時，也須維持安全性。針對未來無線充電應用需求，WPC聯盟主席Menno Treffers(圖1)表示，WPC聯盟正積極制定更高瓦特數的標準，預計2018年60W的無線充電規格將正式底定。同時，該聯盟也將持續投入開發提升功率技術，並維持無線充電安全與方便應用的原則。

圖1 WPC聯盟主席Menno Treffers強調，安全、高功率與高效能是無線充電產業發展不可或缺的三大要素。

Treffers指出，無線充電的功率提升過程，會使手機或終端應用裝置發熱，加上電磁場強度增強將進而傷害裝置內的電池，基於此，WPC聯盟非常重視維持功率與安全上的平衡，並且讓裝置得以正確使用。

無級充電從5W規格躍升到15W規格之間，歷經了數年的時間。而當15W標準才剛確定，隨即2018年WPC聯盟就預計推出60W無線充電標準，難免讓人懷疑其可靠度。針對此觀點，Treffers談到，在該聯盟內，許多成員對於60W高功率的應用相當有興趣，並願意投資與付出比較多的資源，故開發的時程較以往快速。

以無線充電標準制定的歷程來說，過去耳熟能詳較為成熟的無線充電規格為5W，經過時間推移，現在市面上無線充電器也已能滿足10W功率；此外，近期WPC聯盟已制定好15W功率的標準，預期很快就會看到15W等級規格的無線充電器。

而針對60W的無線充電應用市場，Treffers認為，筆電、吸塵器、自動化機器臂、無人機或是鑽孔、除草機類型的機械工具都會是60W可能存在的潛力產業。以筆電市場而言，其可傳輸距離與手機的無線充電技術一樣，約幾釐米的距離，幾乎是貼近充電器，此傳輸距離能同時保障效率和安全。

另一方面，對於60W規格商用時程發展狀況，Treffers則以過去Qi的案例分享。2015年5月Qi的規格正式發布，大約同年9月推出支援Qi規格的產品。換言之，他預期，支援60W無線充電裝置的商用時程也可能跟隨此節奏進行。

Treffers談到，早於1975年，美國NASA做過的一些里程碑測試，其可讓三萬瓦的電力傳輸到1.5公里之外，且效率轉換率約82%以上。故以技術面來說，遠距離傳輸電力早已不成問題，但若要滿足大量商用化，考量的重點不僅是技術本身，還須考量到安全、效率，裝置不能干擾到其他電器，同時也必須與其他電器相容。

NFC應用遍地開花　無線充電15W趨勢成形

值得注意的是，恩智浦(NXP)系統工程組經理葉萬富表示，該公司認為NFC結合15W無線充電將是未來無線充電通訊傳輸的發展趨勢。由於現在是網路交易時代，接近式的刷卡模式或二維條碼掃描的付費方式層出不窮，故新款的手機基本上都支援NFC應用，促使NFC出現在越來越多的行動裝置之中，使得NFC結合無線充電技術的發展前景備受看好。

Treffers補充，NFC與無線充電應用是很自然的結合，因為它們都是近距傳輸功能；再者，這兩項技術本身頻率不會產生干擾，所以它們結合是自然趨勢，可幫助無線充電供應商製造出客製化與優化的產品。

葉萬富認為，未來在15W及60W通訊傳輸極有可能採用NFC技術。5W時代，發射器會定期發出「ping」指令來搜尋是否有接收器存在；15W是採用In-band調製的方式溝通，而這樣的速度其實較為緩慢。大瓦特數的傳輸若是反應慢，有可能造成損壞或導致破壞性結果。也基於此，WPC聯盟現已籌備各種工作小組，致力於提供無線充電更快速的通訊傳輸，而NFC也為其中一個考量方案。

整體而言，安全是無線充電設計的關鍵要素，尤其在應用於車用市場，任何有可能發生起火或爆炸的方案都是不被接受的。葉萬富指出，整合NFC與無線充電技術也是以此為前提開發。當無線充電在接收與發送時，如何保護NFC設備，使其不受影響或損壞，首要條件即是做好NFC認證檢測的工作。

不過以現階段來說，可分為兩種檢驗方式。一種為Qi FOD檢測，Qi的無線充電器利用Power Loss來檢測其表面的金屬異物，可以準確檢測出硬幣及其他的金屬元件，但是無法檢測到非接觸式的Card，因而在充電時這些卡片可能被損壞，故需要RFID HF tag/NFC card檢測作為輔助。

LPCD是基於天線迴路阻抗變化的檢測，利用了低功率喚醒的技術。在LPCD喚醒之後，會查詢是否有RFID/NFC卡，如果收到回覆，NFC TX會決定是否阻止下一步充電。透過具體的輪詢方式，來區分是實際或虛擬的RFID/NFC卡(圖2)。