首先说明,此文为介绍深圳市特斯拉无线设备有限公司历经3年多时间研发的具有发明专利无线充电方案而专门写的技术分析,算是广告吧,但是对要上商业项目的朋友会很有帮助。
首先解答一些常见问题,然后再进行技术分析与说明。如果说的在理,大家可以继续看下去。
常见问题:无线充电有无辐射、能传递多远距离、磁共振无线充电什么时候成熟。
回答:紧耦合电磁感应式无线充电技术(QI标准)基本上都能够符合CE FCC的EMC(150k-30Mhz-1Ghz)规范,但是磁共振(当前实际是松耦合电磁感应)由于基频、空间泄露等问题,迄今只有个别小充电范围的型号符合相关认证,因此当前无线充电距离一般不超过2cm(普遍在0.6cm以内)。松耦合电磁感应技术的无线充电当前存在电子物料规格与成本高、EMC问题不易解决、最高效率比紧耦合低大约10%的情况,行业内的高端研发公司包括英特尔、高通、三星,已经研发大约4年,其中英特尔在2016年中裁撤了相关研发部门,当前实际研发公司多数为巨头支持的小型研发团队。
无线充电技术和产品发展快有10年了,但是为何一直没有起来,原因是“不满足厂商需求、不满足消费者需求”(“插线充电也很方便”这种话不做回应,只要知道巨头们不傻就是了)
在我的认识中,合格的无线充电器除了要满足“低价、有认证”,还要“小体积(可以与手机等放入同一个盒子一并销售)、高功率(不解释)、低温(用过的明白)”,以及“比较耐用、没有安全隐患、同时精巧美观”。
下面,我们将只探讨可以商业化(能盈利)的无线充电技术(QI标准):QI标准无线充电技术是在传统桥式电路DC/AC技术上,通过在基频上叠加2Khz的AM调制信号,实现接近实时的输出功率调整,因此技术成熟、成本可控。
但是,任何无线充电技术都存在DC/AC-AC/DC过程中,由于电流-电压相位差而产生开关损耗,因此一般效率不超过85%(实际在75-85%之间),从而产生热量,如果无线充电电路板十分靠近接收设备还会加热接收设备(比如手机),以X宝上大多数几十元产品为例,加热效果是25℃(环境温度25℃时,手机温度达到50℃),后果如何大家都能想到。
传统降低温度的方式不外乎两种:一种是将电路板、产品做得很大,增加本身的散热面积,从而降低温度(一般降低不超过5℃);另一种是做大体积的同时加入散热风扇,比如三星公司为了给无线快充型号手机(NOTE5/S7等)实现大约10W的充电功率,就加入了一个4.5mm厚度(大约4.5USD成本)的静音风扇。最终产品基本上都与肥皂盒的体积差不多,甚至更大。这么大体积的产品,必然不可能放入手机包装盒内。
虽然小功率的产品(比如给智能手表充电的版本)体积也小,但是由于DC/AC效率更低(60%左右),同时散热面积更小,因此也有严重的充电温度问题(有apple Watch的朋友应该明白我说的意思)。
因此,无线充电产品需要克服“体积-功率-温升”三者矛盾——至少传统技术是解决不了的,否则这么多年了为何三星还不能内置到包装盒内、还要加一个风扇呢。
下面开始介绍我们花了3年多来的小成果——En16U,一款USB接口的、符合QI认证的(2016年完成认证)、有发明专利的(证书)、自己调理模拟电路与模拟算法还有相关材料的、
下面说一下En16U技术指标:
1,输出功率:10W,支持三星手机的无线快充功能。同比大多数方案高出100%。
2,输入功率:5V2A/9V1.4A,支持QC 2.0供电电源切换。
3,转换效率:最高78%。
4,体积:USB部分与普通USB线头基本一致,无线充电线圈部分厚度1.4mm,直径50mm。同比减少80%。
5,充电温升:QI标准测试下,平均3.8℃,最高4.9℃(QI标准门限是12℃)。同比降低50%-70%。
6,防护特性:做出的成品可以达到IP67标准。
7,认证情况:做出的成品符合QI 1.2.2标准、CE EN55022、FCC PART15、RHOS。
8,工厂情况:国际前五手机品牌连接器生产供应商。(可以验厂)
9,技术导入:只需要1周时间就可以制作出产品样机,2个月时间就可以完成所有量产测试与准备,同比提速90%,研发成本降低80%,非常适合当前消费类电子市场高速响应的产品开发需求。
10,适用范围:手机无线充电配件、对讲机无线充电配件、医疗设备无线充电配件、无线音箱无线充电配件等。
下面以“车载后装类夹子型无线充电手机架”为例,说明客户如何快速导入无线充电功能。
第一天,选择一款车载手机架,向我们采购En16U样品并获得相关尺寸参数。
第二天-第五天,在ProE内设计手机架表面上盖结构。
第六天-第九天,制作手板并装配。
下图就是制作的成果——原来的尺寸与结构、低成本的模具投入、高速的产品上述。
最后说一下,采用En16U制作的产品,比传统QI 5W低速产品还有价格竞争力(不仅仅是运费)。
联系方式:邢先生,xingyitao@teslawirelessdevice.com。