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提高無線充電自由度 擴增多元應用領域

  • 劉中興

無線充電備受看好,多種技術競逐市場,其中又以磁感應(magnetic induction)及磁共振(magnetic resonance)蔚為無線充電兩大主流技術,兩者皆使用磁場做為傳遞電力的媒介,然而各有擅場。相較之下,磁共振擁有更大的距離與空間的自由度、穿透力更高,且能實現一對多個裝置供/充電等優點,使得應用領域更為寬廣。基於這些優點,捷佳科技主攻磁共振無線充電技術。

導入磁共振技術,提升使用滿意度

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捷佳科技市場總監亓立安。

有別於磁感應必須透過兩個匹配線圈的精確對準及有效接觸才能傳輸電力;採用磁共振技術,則任何需充電的裝置只需要放在充電範圍的三度空間內,就可以方便地進行充電。捷佳科技市場總監亓立安強調,「磁共振的空間自由度解除了點對點充電的限制,這樣的便利性可以大幅提高使用者滿意度。」

此外,磁共振可在一定距離內穿透各種材質,如木材、石頭、玻璃、混凝土、瀝青等,充電器安裝不需鑽洞或破壞桌面。磁共振的第三個關鍵優勢,則是能以一個充電器同時為多個裝置充電,亓立安說明,「每個在充電空間內的裝置,都可以有效獲取所需的功率。」

從機器人到傢俱,無線充電產品增多

在一對多無線供/充電的應用方面,捷佳與宜普電源轉換公司(EPC)已合作成功開發無線供電桌面墊,此產品是以大面積磁共振發射線圈實現一對多個供/充電,可應用於無線供電電競桌等產品,甚至可以裝在傢俱、牆面、地板裡,成為無線供電家庭與辦公室的重要供電來源。

另一個值得關注的無線充電市場區隔是機器人應用,亓立安指出,「幾乎所有自主移動型的機器人,例如掃地機器人,都必須在電池耗盡前自主回到特定地點進行自動充電,而磁共振無論在傳電距離、功率輸出、充電成功率方面都能滿足這個領域的需求。」

此外,傳統金屬接觸式充電座易因氧化而導致充電不良或失敗,甚至還有觸電危險等問題,磁共振無線充電因為無須接觸,所以可避免這些問題,且由於機器人無須留下暴露在外的接觸式充電金屬,因此機器人本身可完全密封,也就能適用於更多元的環境。

捷佳的無線充電模組已在今年完成設計並整合至客戶的機器人產品中,目前已進入量產階段。亓立安強調,「基本上,只要是無線傳電距離超過1公分且需要高功率輸出的應用,都是我們的潛在市場,因為目前看來只有磁共振可以滿足需求。」

提高轉換效率,考驗廠商功力

基本上,功率越大,則需有更高水準的轉換效率設計能力來降低相對產生的熱能。在無線傳電設計中,電源轉換(Power Conversion)是影響系統總效率的關鍵,無論是AC/DC、DC/Switching RF Amplifier、RF/DC Rectifier,每一個建立區塊(building block)都需考量優化轉換效率來降低系統散熱的問題,如果再加上縮小體積的考量,則系統設計可謂難上加難。

捷佳長期致力於提升無線充電的功率及傳電距離,已繳出具體成果,例如,捷佳的一對一磁感應發射與接收模組功率就是從20W起跳,無線距離可達3.5cm,之後即將推出40W/3.5cm模組,且年底將進一步提升至80W/3.5cm,值得一提的,捷佳將於年底推出距離達20cm的模組產品。

整體而言,無線充電市場從過去僅專注於手機所需的小功率5~7.5W及低於1cm的極短距離,到現在已進展至15W以上及1cm以上至20cm的中距離,無線充電應用已擴展至手機以外的領域。亓立安表示,「在手機之後,許多非手機領域的客戶對無線充電展現高度興趣,紛紛表達與捷佳合作的興趣,相信在未來一兩年內將看到各種無線充電產品現身市場,無線充電普及度可大幅提升。」

根據研究機構IHS預估,無線充電市場規模將於2019年突破100億美元。市場備受看好的原因有三,首先是無線充電標準規範已大致底定,且相關標準聯盟的成員數量亦不斷增加中;其次為電源發射器、電源接收器IC與模組供應商越來越多,加速規模經濟逐漸成形,使製造成本可望進一步下降;第三則是目前中、美、日電信業者已開始引進無線充電手機,提高此一技術於行動裝置應用市場的能見度,再加上無線充電應用已開始擴散至其他領域,無線充電市場的成長堪稱樂觀。

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