充电速度拉满！无线充电器不再鸡肋！

电子发烧友网报道（文/李诚）目前电子设备的充电方式主要分为两种，一种是有线充电，另一种是无线充电。近年来氮化镓的普及，开启了有线充电器的革命。在氮化镓的加持下有线充电器的体积减小，功率密度提升，输出功率也由之前的5W提升到了100W以上。无线充电技术在多年前就已经被提出，但这么多年来一直不温不火，主要是此前的无线充电技术并未得到普及。支持无线充电的设备较少，无线充电器输出功率低等原因抑制了无线充电的发展。
 
随着近两年消费电子行业的快速发展，无线充电技术再次被推上风口浪尖。现在很多中、高端手机将无线充电作为手机的标配。目前，华为、苹果、三星、小米等手机厂商都在无线充电领域不断深挖，提高无线充电设备的输出和受电设备接收功率，并将无线充电功能结合到新品手机中，以无线充电功能作为新款手机宣传的噱头吸引消费者。随着无线充电技术的普及，无线充电支持的设备已经不局限于手机，在无线耳机、智能手表、无线鼠标/键盘、汽车等方面均有应用。
 
无线充电是实用还是鸡肋
 
无线充电并不是有线充电的替代品，而是有线充电应用场景的延伸。在工作生活中布置多个无线充电器，还是能带来不错的充电体验的。例如在车里和办公室放置无线充电器，无线车充主要解决的是在行车过程中，把手机当成车载导航使用时，手机耗电高的问题，使用无线车充，不仅解决了导航耗电的问题，一段路程下来还能提高手机电量，解决手机续航焦虑。在办公室应用场景，可以在查看、回复手机信息后随手将手机放进无线充电感应区，即可继续为手机充电，有助于提升工作的便捷性。
 
以近两年的无线充电设备来看，输出功率有了显著的提升，不再是5W、7.5W、10W的低功率输出充电器。为迎合市场广大终端用户的需求，手机厂商、手机配件厂商相继研发大功率无线充电器并投入市场供消费者选择。
 
无线充电器输出功率的提升，主控芯片的性能也要有所提高，下面我们来看看两款无线高功率输出充发射器的主控IC性能和应用实例。
 
IDT P9247无线充电发射器主控IC
 

 
P9247框架图 图源：瑞萨官网

 
P9247 是一款高度集成的磁感应无线电源，在专有应用中，支持高达30W及以上的输出功率，在WPC-1.2.4标准下支持15W的输出。该设备与所有流行的无线充电协议兼容，包括 WPC 的5W（BPP）、15W（EPP）、7.5W 的 iPhone 充电和 Android 专有的快速充电模式。此SoC的输入电压范围为5V至19V，支持各种类型的适配器。
 
P9247采用32位的ARM Cortex-M0 处理器，具有较高的可编程性和极低的待机功耗。P9247 可通过电源线圈产生功率，并检测是否存在电源接收器，对接收器中的通信包进行解码，并根据接收器的反馈控制电压来调整传输的电源。发射机还具有系统保护功能，如过电流、过压、欠压锁定和实时异物检测（FOD）等，以确保输出效率最大化和安全性。变送器还允许通过频率、占空比和桥式电压整流的方式进行功率调整，并提供充足的EMI 余量。P9247采用VFQFPN 48 Pin的较小封装工艺，尺寸为6mm*6mm，器件耐温为－40℃至85℃，目前该芯片应用于iQOO 50W无线充电器。
 
IDT P9247 50W输出应用实例
 

 
图源：iQOO 官网

 
iQOO 50W无线充电器采用的是P9247主控芯片，于今年下半年iQOO的新品发布会上与iQOO 8 PRO一同发布的，当iQOO 8 PRO与这款50W无线充电器搭配使用时，性能达到最佳状态，可为iQOO 8 PRO以最高50W的输出功率提供电能，据官方显示，仅需42分钟即可充满电池容量为4500mAh的iQOO 8 PRO。同时，支持Qi无线充电协议，可为主流支持Qi协议的设备提供15W的电能输出。这款无线充电器底座自带风冷系统，底部电机每分钟转速高达3600rpm，通过风冷系统降低大功率无线充电手机产生的大量热量，采用了智能双线圈设计，提供更大的线圈感应面积，无论手机是横向放置还是竖向放置，均可为手机充电。
 
伏达NU1513无线充电发射器主控IC
 
 

 
伏达NU1513框架图 图源：伏达官网

 
NU1513是一款采用ARM Cortex-M0内核，且兼容WPC和EPP标准高度集成的数字控制器，主要应用于无线充电发射设备中。NU1513芯片具有输出功率调节功能，可与WPC和EPP标准的接收器进行实时通信，确保合理的输出电压和电流。NU1513具有瞬态保护功能，可通过接收器的负载变化和Rx/Tx耦合变化，作出终止或继续充电的操作，以此保证无线充电器的稳定性和安全性，提升用户的使用体验。这款芯片集成了异物检测（FOD）功能，当检测到无线充电设备上存在有金属物体时会立即定制功率输出，避免加热金属物体引发不必要的安全事故，还集成了过热保护、过流保护、输入低压检测、输入功率限制等功能，提高设备使用的安全性。伏达官方建议NU1513与NU1020配套使用，这一搭配可以简化无线充电器的电路设计，节省PCB的使用空间，提高设备性能，降低设计成本。这款芯片输入电压范围为3.3V~5.5V，采用了28 Pin 4mm x4mm QFN封装，目前该芯片应用于小米80W无线充电座。
 
NU1513 80W输出应用实例

 
图源：小米官网

 
小米这款80W无线充电座型号为MDY-13-ED，采用伏达NU1513作为主控芯片对电路进行控制，这款无线充电器符合Q/HDXMTOOO3-2018的执行标准支持5V~20V/6A输入，当输入电压、电流同时达到最大时输出功率为80W，为小米自家的11 Pro/11 Ultra充电，可提供67W的输出功率，据小米官方数据显示，5000mAh的大容量电池仅需36分钟即可充至100%。同时MDY-13-ED还兼容Qi协议，可为支持Qi协议的设备提供15W的充电功率。MDY-13-ED采用双线圈设计，提高了充电器的感应区域，手机横、竖放置均可完成无线充电，为用户带来更为友好的使用体验。小米还在充电器底部加入了智能动态风扇的设计，降低手机充电时产生的热量。
 
疑惑解答
 
为什么高功率无线充电器只能为同一品牌的手机提供高功率充电，当为其他品牌手机充电时输出功率最高只有15W？
 
现在大多数品牌的无线充电器都支持Qi无线充电协议，但目前Qi无线充电协议输出的最高功率仅为15W，所以使用Qi无线充电协议充电时只能接提供15W的功率。
 
手机厂商为提高无线充电的输出功率，不同的手机厂商建立了不同的协议标准，但这一标准仅在自家设备中使用，与其他厂商的标准互不兼容，也就造成了同一品牌的大功率无线充电器只能为同一品牌提供高功率的输出，为其他品牌的手机充电时最高输出功率仅为15W现象。
 
总结
 
无线充电器功率的提高转变了人们对无线充电器鸡肋的看法，但是私有协议泛滥，造成的设备互不兼容增加了消费者的购买成本。希望无线充电协议碎片化这一乱象早日得到规范化的管理。