技术创新推动无线充电与三维扫描商用步伐

无线充电、3维扫描、裸眼3D眼镜这一系列的最新应用吸引着TI Tech Day上的众多观众。在这个一年一次的重要活动上，技术创新再一次证明是推动新兴应用规模化商用的原动力。以上这几个应用在TI新技术的推动下，离规模化商用越来越近。本刊记者亲临会场，向您一一介绍这激动人心的技术演进。

无线充电效率、成本和尺寸幅改进

无线充电是一个让太多人充满想象的技术，也是让很多人充满误解的一个技术。在TI的Tech Day上，无线充电产品的展示成为一个当然的亮点。“据IMS Research数据显示，全球的无线充电装置从2009年-2019年间年增长率将超过90%，未来几年这个市场将迅速的成长。”TI技术专家半导体事业部段守圣在演讲中对观众表示。不过，目前人们在对无线充电方面还存在一些误区，特别是概念上的误区。

如下图所示，无线充电技术分为很多种，总的来说，可分为两大类：一类如图1左上显示的基于电磁感应的接触式无线充电；另一种是如图1左下显示的非接触的、通过空中电波来充电的RF无线充电方式。很多人一想到无线充电就会想到第二种，于是关于辐射、距离、效率等等疑问接踵而至。“是的，人们的担心是有理由的，基于RF的无线充电目前的确是面临这些问题，所以离真正大规模商用还有较长的时间。” 段守圣解释。但是，第一种基于电磁感应的无线充电方式却已可以大规模商用了，这包括之前的飞利浦高档的电动牙刷、黑莓的点金石等。现在，技术不断进步，在效率、尺寸、成本上都有了极大的改进，让它更易集成进手机等对空间要求严格的终端。“比如HTC、LG已在某款手机的后背集成了无线充电功能。”他透露。而本刊记者了解到MOTO和诺基亚的手机也很快会采用。

WPC(无线充电联盟)对无线充电市场的推动作用非常大。据段守圣介绍，目前的联盟成员已超80家，而只要获得WPC联盟的认证的产品，将被标识“Qi”字样的LOGO；具有这样表示的终端，可以在所有标有“Qi”的充电板上充电。并且，获得Qi标识后，不用向WPC联盟付费。而充电板的设计也很自由，可以是多线圈式，也可以是单线圈式(TI采用单线圈)，还可以是线圈可移动式的自由定位式。(见图2)

所以，虽然电磁感应方式需要接触才能充电，不如空中充电那样方便，但是我们要看到它的两个非常重要的意义：一是方便公共场所充电，且一个充电板，可以给所有支持Qi标识的手机、相机、游戏机等终端充电，这是一大技术进步，将大大方便人们的生活娱乐；第二个意义则更深刻：即手机可以不需要充电接口了，这样手机可以不再需要任何接口(数据传输早可由蓝牙或WiFi来进行)这可给手机的外观设计带来无限想象，据悉苹果就很可能会在此基础上对iPhone6外观进行革命性改进。

除了WPC联盟的推动，技术的演进则是更重要的力量。TI此次会上展示了第二代的无线充电方案，在效率、成本、和智能控制充电上都有巨大突破。TI针对无线充电的bqTESLA第二代方案与第一代方案比，不论在发端还是收端，元件数都减小一半以上，尺寸更是减小几倍。效率也有提升，当输出功率为5W时，效率可达75%。并且，TI在发端增加了MPS430，可对充电端进行智能检测和控制，包括检测是否需要充电、充电时待机控制、充电完成、充电中、系统错误，以及周边异物检测。“以前，如果充电板周边有金属异物，比如硬币，也会被充电的。而在我们的第二代方案中，当通过特定的反馈电路检测到被充电的是异物时，就会立即终止充电。这个技术就是新增的PMOD(金属寄生物侦测)技术。” 段守圣解释。

除了增加了上面的智能检测外，第二代发端方案bp500210相比前代bp500110，集成度提升，BOM上的元件数减小一半至80个，而这个发端模块的尺寸则减小到30×40mm。此外，还包括将模拟调制变为数字调制，简化了电路，使得设计更简单。在第二代发端方案中，由于采用数字解调，省掉了几个关键的器件，如电流感应变压器、模拟过滤器和一些比较器，所以成本更低，设计更简单。

在收端，尺寸则变得非常重要，因为要集成进手机和相机等超小型的终端。TI的第二代收端方案bq51K相比前一代方案bq25046，BOM上的元件数从52个减小到20个，尺寸更是减小到5X15mm，是前一代的1/4。在接收线圈与输出电压之间仅需要一个IC，支持5V电压输入。并且，按WPC的规定，符合要求的接收线圈尺寸也仅有0.75mm厚，尺寸为40×30mm。

前面提到HTC和LG已将无线充电功能集成进手机后背，这是因为元器件与线圈的尺寸都大幅减小。不过，“由于目前输入电压是5V电压，还需要一根线连接到充电口，所以这并不算是真正意义上的无线充电。” 段守圣表示，“新的技术规范‘直接无线充电’今年三季度就会出来，到时TI将提供能真正无线充电的收端方案供手机厂商采用。”

无线充电技术正在不断演进，它还会接合其它技术共同发展。比如有人提出在手机的线圈设计中，能不能让NFC与无线充电共用一个线圈？技术的进步总是出乎人们的预料，让我们拭目以待无线充电给生活带来的改变。