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分享淺談無線充電技術: 热度 4 8288 2014-8-13 02:34; 手機發展已經十多年，在無線充電技術上直到近幾年才有較大的突破與整合，但有線仍有其不可取代性，像是低廉的設計成本、親民的終端售價、較高的傳輸效率等。然而無線充電仍有其魅力，尤其是隨放即充的便利性，就會讓人忽略掉價格因素而買來嘗鮮。本文將針對進年的無線充電技術：磁感應、磁共振，以及3大無線充電陣營WPC、A4WP與PMA做個介紹，讓大家對於無線充電技術與概況有基本的認識。手機、車、生活3C，無線隨處可見當聽到無線充電應該會覺得這是很新穎的玩意，事實上無線充電技術早在10多年前就已經出現在市面上，但你可能沒有注意到。在行動裝置領域，當年的PHS的J88手機就曾搭配過無線充電模組，有點年紀的朋友應該都有些印象。數年前的Palm亦有推出Touchstone無線充電模組，甚至迄今還有玩家買線圈回來改裝在其他手機上，讓一般手機也能玩無線充電。而更接近一點，Nokla、Samsung、Sony等廠商也都有推出以內建無線充電模組的手機，像是Nokia Lumia 920是首款內建Qi標準的智慧型手機。至於其他科技產品部分，最常見的莫過於中高階電動刮鬍刀與牙刷，透過無線的方式可避免接點老化與氧化，同時也是無線充電技術應用較廣的領域。此外，近年逐漸普及的電動車，也開始規劃無線充電模組。今年Toyota在自家Plug-in Hybrid車款上測試無線充電模組，該模組採用的是磁共振技術，據稱能在90分鐘將車輛充電完畢。此外GM、Nissan、Volvo等車商亦有推出類似設計，可預見無線充電裝置會快速普及。說了這麼多應用領域，到底無線充電是如何辦到的？又有些什麼優缺點？接下來我們先來了解無線充電的原理。無線充電需要裝置端與設備端配合才能充電，充電座有大有小，圖為Lumia 920使用的無線充電座。隨放即充是無線充電最大的魅力，但多數無線充電仍須注意方向性與角度，否則會影響充電效率。電動牙刷與刮鬍刀等3C產品早已進入無線時代，圖為飛利浦電動牙刷充電座。圖片來源： Mobile01 除了消費性電子產品外，近年逐漸普及的電動車也將採用無線充電，圖為採用磁共振技術的Toyota電動車。圖片來源： caranddriver 磁感應透過法拉第電磁感應定律無線充電的技術有不少種，但較常見的不外乎磁感應(Magnetic Induction)與磁共振(Magnetic Resonance)這2種方式，另外還有射頻、微波等技術但較為少見。磁感應聽起來很深奧，但說穿原理你一定知道甚至還可能玩過，那就是依靠國中教過的法拉第電磁感應定律，透過電生磁、磁生電的方式傳導。實作時充電器的電力端提供電力，因而讓電力端的線圈產生磁力。接著接收端的線圈感應到磁力，再將磁力轉換成電力讓手機充電。磁感應對於線圈的尺寸、距離較為敏感且會影響傳輸效率，大多用於短距離傳輸效率較佳。磁感應的優點是成本低廉，缺點則是於物理限制較大，容易受到距離的影響使得電能轉換效率低落，幾乎要讓接收端貼著發送端才能傳輸。受限於物理特性，較難做到單線圈多裝置充電，也就是讓多個裝置同時充電。且傳輸時若功率較高容易產生廢熱，也是待解決的問題。目前無線充電陣營中，WPC(Wireless Power Consortium，無線充電聯盟)與PMA(Power Matters Alliance，電力事業聯盟)都採用磁感應技術。 Intel曾於2010年CES展示無線電力傳輸技術，主要透過線圈產生磁場進行傳輸。磁感應的運作流程與系統如圖所示，發送端傳送電力，接收端則需要控制負載並提供資訊給發送端避免傳輸過大。圖片來源： moneydj 磁共振透過共振原理傳輸能量磁共振則是讓發送端與接收端達到特定頻率，可讓雙方形成磁場共振現象，透過這種方式達到能量傳輸的目的。磁共振技術的優點在於傳輸功率較高，具使用該技術的廠商PowerByProxi表示，零售端做到50、100W輸出都沒有問題，商用領域甚至能達到1000W以上的輸出功率。缺點則是成本較高，且共振頻率會影響到傳輸效率，但設計上容易做到多裝置同時充電。相較於磁感應，磁共振一般而言效率較好，應用距離也比較遠且相對於磁感應更容易穿透非金屬物質。以PowerByProxi的解決方案而言，約可達到75%傳輸效率。現在WPC與A4WP(Alliance for Wireless Power，無線電力聯盟)使用的是磁共振技術，眼尖的話你應該發現WPC同時有磁感應與磁共振技術，這是在該聯盟近期發布的Qi 1.2規範中制訂的，先前僅支援磁感應技術。看到這你可能會問金屬外殼手機能夠無線充電嗎？不論是磁感應還是磁共振都有同樣的罩門，那就是無法穿透金屬，金屬的遮蔽效果太強，容易降低效率且危險性提升。假若你的手機採用金屬外殼設計，那麼依照現行的設計方式，是無法使用無線充電技術。實作上若非得使用金屬外殼，一般會在設計時開個窗口放置線圈或接收端，才有機會使用磁共振或磁感應技術，但仍不建議如此搭配，畢竟金屬遮蔽效果太強變數多，亦影響傳輸效率與產品安全。磁共振依然是使用線圈傳輸，但主要是靠共振傳輸，因而傳輸頻段與頻率相當重要。圖為採用磁共振的PowerByProxi。磁共振的傳輸距離較遠，且相對於磁感應方向性更自由，手機擺放於充電板傳輸範圍內就能充電，不需要正對傳輸線圈。透過無線射頻原理來充電除了磁感應與磁共振再來談談個很早進入市場，但能見度卻比較低的無線射頻技術。早在2007年Powercast就曾經在CES展示無線射頻的充電方式，該技術是透過類似RF射頻原理，將電力透過無線電波的方式傳導，接收端則是使用天線將電力接收下來，其傳輸原理與礦石收音機類似。實際應用上發射端會安裝於插座上，可想像成安裝在插座上的廣播電台，其運作頻段在900MHz，接收端則透過天線接收無線電波。該技術優點同樣是成本低，當年據稱只要5美元，且可幫射頻範圍內的裝置充電。但缺點是無線射頻傳輸若無方向性傳輸效率比較差，最初測試時還得需要指向性天線才能達到充電的目的，加上傳輸功率較低只適合用於耗電量較低的裝置。Powercast共推出P1110與P2110晶片，前者是用於短距離，後者則是長距離，頻段同樣是850～950MHz。看過無線充電技術的原理後，應該要來了解現在無線充電的組織有哪些，這些組織推動無線充電技術的普及，目前有3大聯盟分別是WPC(Wireless Power Consortium，無線充電聯盟)、A4WP(Alliance for Wireless Power，無線電力聯盟)與PMA(Power Matters Alliance，電力事業聯盟)。 Powercast共有2款傳輸晶片，分別用於短距離與長距離環境，運作頻段為850～950MHz。圖為1930年代早期的礦石收音機。圖片來源： Wikipedia WPC(Wireless Power Consortium，無線充電聯盟) WPC 是目前最大的無線充電組織，會員數量超過A4WP加上PMA，共計約有200個廠商與19個國家參與，像是HTC、Nokia、LG、Sony、Samsung等廠商皆為其會員。你可能會問，WPC組織這麼有龐大為什麼好像沒有聽說過一樣？是的，相較於WPC這個組織名稱，他們提出的規範Qi(讀音：氣)反而比較知名。 WPC於2010年制定Qi規範，目前Qi規範已經到1.2版本，在1.2版本中最大輸出功率已經達到2000W、單一逆變器亦可提供多個裝置充電，更重要的是納入磁共振技術，讓WPC同時擁有磁感應與磁共振技術。此舉有益於該組織的發展，而不用受限於單一磁感應技術，納入磁共振廠商不僅能增加聲勢，亦能讓產品更加完善。Qi是目前較有組織且相對普級的規範，雖然仍處於無線充電的戰國時代，但Qi的影響力依然不能忽視。 WPC的商標如圖所示，但一般人更熟悉的應該是下方的Qi圖。目前不少手機製造商、無線充電製造商都向Qi規範靠攏，產品上標示Qi圖示代表其相容性，但需注意Qi仍有版本差異。 Qi運作原理如圖，同樣是透過線圈製造磁場，再透過電與磁轉換取得電力。 A4WP(Alliance for Wireless Power，無線電力聯盟) A4WP 最初是由Samsung與Qualcomm號召組成，後來還加入Intel這重量級廠商，主要應用技術是磁感應。相較於WPC的成員A4WP會員數量相對較少，約有103個會員且不少都是筆電廠商如Asus、Dell、Fujitsu、Lenovo、LG、HTC、Samsung，外加一些半導體與技術供應商，如IDT、Intel、Marvell、MediaTek、NEC TOKIN、NXP Semiconductors、ON Semiconductor、Qualcomm等。從成員列表中應該可以看出WPC與A4WP的異同，相同點在於有不少廠商會同時是多個組織的成員，像是HTC、Asus皆然。甚至是A4WP的創始成員Samsung亦為WPC成員之一，不難想像這情況，畢竟無線充電技術仍在競爭階段，應避免把雞蛋放在同個籃子裡面。差異處在於A4WP成員不少都是半導體廠商，而WPC則以製造商或品牌廠商居多。 WPC推出Qi規範與認證，A4WP自然也有一套認證辦法，那就是2014年CES期間提出的Rezence規範。畢竟是磁共振技術的領導廠商，Rezence認證的產品大多在距離、材質上有較大的突破，且部分磁共振技術的產品能突破充電的方向性，放著不需要正對線圈也能充電。值得注意的是，受到WPC組織日益龐大的影響，A4WP於2014年與磁感應組織PMA簽定合作備忘錄，結合次要敵人(PMA)打擊主要敵人(WPC)。此舉意味著雙方可能朝相雙模技術發展，可克服目前產品與會員數量的問題。但要結合不同組織的規範並不容易，加上無線充電技術彼此之間有相容性的隱憂，磁感應與磁共振雙模設計開發也有難度。該備忘錄指的合作內容是雙模設計案的開發，並不意味雙方規範的統一，光是A4WP使用6.78MHz頻段，PMA使用200～400KHz頻段就有所差異，備忘錄內容還是以短期合作為主，而非長期的規範統一。 A4WP主要由Samsung與Qualcomm號召組成，成員當中不少都是半導體製造商，近期與PMA合作對抗WPC。 Rezence是A4WP推出的無線充電認證規範，意義與WPC推出的Qi規範相同。 PMA(Power Matters Alliance，電力事業聯盟) 最後介紹 PMA 陣營，它是於2012年由PG與Powermat共同成立的組織，主要應用技術是磁感應，成員有Asus、ATT、BlackBerry、Microsoft、LG、Starbucks等。目前PMA仍未有認證機制，有消息指出今年應該能看到如同Qi或Rezence的機制出現。比較特別的是，PMA與Starbucks合作，今年於加州將試辦無線充電計畫，Starbucks櫃台與咖啡桌下內建充電模組，是較早針對終端客戶提供的異業合作案。 PMA成員較少但積極與異業合作，今年已於美國Starbucks推出無線充電服務。支援PMA的裝置都有圖示，但至今PMA仍未推出相關認證機制。無線充電的未來說了這麼多無線充電技術與聯盟，無線充電真的這麼好嗎？這倒未必。筆者認為無線充電終要克服效率問題，依照物理特性與成本結構，很難做到逼近傳統線材的傳輸效果。不僅傳輸效率只有75%左右，且需要花費比線材更長的充電時間。加上環保意識抬頭，效率差且昂貴但方便的充電方式適合我們嗎？或許值得大家深思。未來手機、穿戴式裝置只要隨手一放就能充電，免去找線材的麻煩。但傳輸效率、終端成本、傳輸規範仍是待解決的問題。圖片來源： compositry; 个人分类: 网络文摘|5509 次阅读|3 个评论

分享平板電腦精挑細選: 8288 2012-12-13 06:54; 蘋果10吋的new iPad採用「視網膜螢幕」，解析度比迷你iPad高。 Google的Nexus平板電腦具備較多硬體功能，如包括可輸出影片與音響的外接插孔，價錢也比較便宜。圖為華碩製告的Nexus 7平板電腦。 galaxy三星的Galaxy Note 10.1平板電腦也採用谷歌的Android系統，但售價高於谷歌的Nexus平板。亞馬遜的Kindle Fire系列平板，功能介於電子閱讀器與一般平板電腦之間，可以播放音樂、影片與閱讀電子書籍。自2010年4月蘋果公司推出第一代iPad以來，至今平板電腦已成兵家必爭之地，包括谷歌（Google）、三星（Samsung）、亞馬遜（Amazon）與龐諾書店（Barnes Nobles）等公司，都各自推有不同尺寸與規格的平板電腦。消費者固然因平板電腦市場競爭激烈而從中受益，但面對五花八門的品牌、尺寸、規格與價錢等選擇，也令人眼花撩亂不知從何下手。紐約時報報導指出，蘋果10吋iPad原是許多人的心目首選，但現在又多了更輕薄短小的迷你iPad，價錢略低於一般的iPad。谷歌也一口氣推出七吋與10吋的Nexus平板電腦，分別由台灣華碩（Asus）與南韓三星代為製造。三星自己則推有Galaxy Tab與Galaxy Note系列平板，並都附有可直接在螢幕上書寫的觸控筆。亞馬遜則繼去年推出自家首款Kindle Fire平板之後，今年再接再厲推出螢幕更大、規格更高的升級版Kindle Fire HD。對手龐諾書店也推有類似的Nook HD平板。 iPad vs. 迷你iPad 所有能在一般iPad上運作的應用程式（app），也都可以在迷你iPad上使用，但10吋iPad 採用「視網膜螢幕」，解析度比迷你iPad高。除此之外，迷你iPad可能是比10吋iPad更好的選擇，因7.8吋的大小可輕鬆放進皮包或大衣口袋，超輕薄的體積也方便長時間使用而不會對手指造成太大負擔，329元的起價也比449元較為親民。 iOS vs. Android 目前智慧手機已基本分為蘋果iOS與谷歌Android兩大陣營，平板電腦也不例外。目前谷歌自己推有七吋的Nexus 7與10吋的Nexus 10兩款平板電腦，分別由華碩與三星代為製造。今年11月才推出的Nexus 10平板電腦，螢幕解析度比iPad視網膜螢幕還高。但試用者一般反映，肉眼基本上分不出兩者區別。谷歌的Nexus平板電腦也具備較多硬體功能，如包括可輸出影片與音響的外接插孔，價錢也比較便宜。目前Nexus 10售價400元，比同等級的16GB容量iPad便宜100元左右。三星的Galaxy Note 10.1平板電腦也採用谷歌的Android系統，但售價高於谷歌的Nexus平板，目前32GB容量定價500元。整體而言，Android系統的平板電腦多採用塑膠外殼，質感比採用金屬外殼的iPad略差一截，相機規格與電池續航力也較為遜色。更重要的是，相較於蘋果iTunes提供的應用程式，目前適用於Android平板的應用程式數量少很多。這主要是因為Android的應用程式多針對小螢幕的智慧手機設計，譬如Twitter、Yelp、Pandora、Vimeo、eBay、Spotify、Rdio、 Dropbox、LinkedIn與TripAdvisor 等網站雖有Android應用程式，但下載到平板上使用的功能性遠不如智慧手機。 Kindle Fire HD vs. Nook HD 亞馬遜與龐諾書店各自推有七吋與九吋的平板，功能介於電子閱讀器與一般平板電腦之間，可以播放音樂、影片與閱讀電子書籍，也能瀏覽網頁與下載部分Android應用程式，譬如線上影音串流服務Netflix與電玩遊戲憤怒鳥（Angry Birds）等。但亞馬遜與龐諾書店的平板採用客製化的Android系統，功能開放性不如谷歌或三星的「真」平板，譬如亞馬遜的Kindle Fire系列平板，只能透過亞馬遜app系統下載應用程式，不能像一般平板或智慧手機從Google Play商店下載，並且還要用「翻牆」的方式才能使用中文輸入。這兩款平板的最大優點則是價格便宜，目前七吋16GB容量起價約為200元。兩者之中則以龐諾的Nook HD體積較輕，螢幕解析度也較高，200元的價格包括充電插座，並且不像Kindle Fire有置入廣告。Kindle Fire HD的優點則是配備前置鏡頭，可以用Skype視訊。電子閱讀器喜歡大量閱讀書籍的消費者，若嫌平板電腦功能複雜，可以考慮選購更輕巧、價格更便宜的黑白電子閱讀器。譬如亞馬遜最新推出的Kindle Paper White電子閱讀器採用柔光技術，頁面背景會發出柔光，在黑暗中也可以輕鬆閱讀，售價約120元。若想省錢也可以考慮無觸控、無柔光功能，且螢幕保護視窗會出現廣告的Kindle電子閱讀器，售價約70元。 (取材自紐約時報); 个人分类: 网络文摘|3589 次阅读|0 个评论

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