自去年苹果iPhone 8/X发布以来,无线充电市场出现井喷式增长。有观点认为,当培养了用户使用习惯后,无线充电将会跟WiFi一样,成为用户的刚需。

然而,目前市场上的无线充电方案五花八门,各有优劣。此外,近日WPC在其官网上发布了版本号为v1.2.4的最新Qi标准。在这样的背景下,哪种无线充电方案将会最终胜出?

“支持7.5W无线充电”有猫腻!

苹果7.5W无线充电一直是个神秘而又高端的存在。尽管现阶段的Qi无线充电已经可以轻松做到10W、15W,但苹果7.5W Qi无线充电一直都是各家在竭力攻克的关卡。究其原因,主要是苹果7.5W无线充电使用的是定频方案,能让无线充电对手机干扰降到最小。

因为存在技术壁垒,苹果7.5W无线充电在一定程度上代表着公司的整体实力,产品售价自然也更高。就用户体验而言,7.5W不像5W充电那样慢,也不比15W充电热,多数不差钱的苹果用户自然会选择7.5W Qi无线充电。只是他们不知道是,通过淘宝搜索出的大多数7.5W无线充电器都不支持苹果7.5W。很显然,精明的商家更善于玩文字游戏,对于10W或者15W功率的无线充电器,他们可以脸不红心不跳的标上“支持7.5W无线充电”,而又让你挑不出什么毛病。

Qi v1.2.4标准发布对苹果7.5W发射端认证有哪些变化?

近日,WPC在其官网发布了版本号为v1.2.4的最新Qi标准,此协议将在2018年3月8日开始强制执行,这意味着在2018年3月8日之后过认证的无线充电产品将不再适用Qi v1.2.3,而是按照Qi v1.2.4标准过认证了。

关于苹果7.5W发射端认证方面,相对于Qi v1.2.3,Qi v1.2.4有以下更新:

1. 该TX类型MP-A11在Qi v1.2.4正式纳入Qi标准。

2. 在Qi v1.2.3版本下,该类发射端通过的是BPP+FOD Extensions认证,而在新发布的Qi v1.2.4下,对发射端认证等级进行了简化,会通过EPP(MP-A11)认证。

综上,新协议强制执行后,苹果7.5W发射端需要通过的Qi认证的类型为EPP(MP-A11)。

Qi协议的主要变化

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(注:BPP:Basic Power Profile,EPP:Extended Power Profile。)

无线充电方案大PK

变频架构不合规范,难以满足苹果无线快充要求

目前市场上无线充电发射器主要分为两类:第一类为中低端发射器,采用的方案为变频架构和定频调占空比架构;第二类是以支持苹果7.5W为代表的发射器,采用定频调压架构。

变频架构的工作原理是通过改变工作频率从而调节发射功率,在某些发射频段会对手机电路造成一定干扰。目前市场上变频架构的发射器一般采用A11或A11a,只能通过BPP认证。此类发射器功率一般都大于5W小于10W,没有Q值检测电路,在FOD(金属异物检测)性能方面要明显逊色于过了BPP+FOD Extensions和EPP认证方案的发射器。

有些发射端在A11/A11a基础上通过固定工作频率调节占空比的方式来支持苹果的7.5W快充。此架构瞬态响应较差,基于此架构发射器一般也没有Q值检测电路,在FOD检测方面会比较差,也不符合EPP要求,也无法通过EPP认证。定频调占空比架构作为一种中国式创新,该方案胜在高性价比,一定程度上也能让用户用较低的价格享受苹果快充的体验,但无法做到对手机零干扰。更重要的是,它不符合MFi规范,同时也不归属为Qi的标准架构的一种,可能无法满足苹果手机未来提出更严格的快充要求。

定频调压架构为苹果指定,对规范要求做了充分考虑

定频调压是苹果官方指定的标准方案,苹果在MFi大会上提出的7.5W快充采用的就是定频调压的架构。

据MFi认证机构可靠消息透露,苹果将会在2018年第一季度全面开放无线充电的苹果MFi认证,而一旦开放认证,市面上将会出现更多价格实惠性能表现不错的无线充电,同时应该也会支持7.5W的快充速度。这也给了国内无线充电芯片方案商带来了非常大的一个机遇和挑战。如何保证自家的方案是可以符合MFi 7.5W认证要求,将是接下来每一家方案厂商攻克的难题。

了解苹果设备的人都知道,为了保证设备的安全性,苹果Lightning数据线中都内置了一块芯片,起识别作用。在使用过程中,如果该产品没有通过MFi认证,连接后会弹出警告提示,甚至还会直接转换成飞行模式,表明未认证配件不能与苹果设备兼容,严重的还会影响苹果产品正常使用。

那么,苹果7.5W定频无线充电MFi认证将会测试哪些项目呢?众所周知,目前苹果8/8P/X等手机均是支持Qi标准,同时苹果也是WPC的会员,所以,苹果自己的MFi认证项目大的方向上肯定会在基于目前现有Qi测试的规范,例如测试FOD、带载/通信解包能力、效率、兼容性等。但在借鉴Qi测试内容的同时,苹果应该会有其更加严格的测试项目,譬如对无线充电板充电时温升限制要求、充电距离和稳定性,以及其他一些更加严苛的保护功能。特别值得一提的是,由于苹果目前推荐按选合作厂商用的是定频(127.7KHz)的方案,MFi认证测试项必定少不了对产品工作频率精度规范的测试要求。

因此,一线的无线充电器厂商,如Mophie、Belkin、RAVPower(泽宝)等,一般更看重定频、FOD和快充等性能,品牌NXP、IDT以及国内的易冲无线等少数主打高端市场的芯片厂商往往成为其首选。前述三家无线充电器厂商已知大规模量产的苹果7.5W品牌,采用的均为苹果官方认可的定频调压架构。

日前,WPC官网认证产品页面上更新了一款新的mophie发射器。拿这款发射器的规格来看,不难发现,它采用MP-A11拓扑,工作频率固定在127KHz左右,占空比恒定为50%,通过调节电压来控制发射功率。它能有效的避开干扰手机的频段,让无线充电对手机干扰降到最小。此外,该发射器有Q值检测电路,在FOD检测方面会更加灵敏,符合EPP的要求。该方案可以通过BPP+FOD Extensions和EPP认证。在WPC Qi v1.2.4执行后,将统一归属为EPP认证。

Mophie发射器规格

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附:异物检测为何重要?

早在Qi规范开发初期,就意识到发射器电磁场可能会耦合到意想不到的物体,产生不希望的后果。虽然这些情况在我们生活中并未遇到,但担忧仍然很高。

若将硬币、回形针、铜箔等小金属物体放在发射器和移动设备之间,则在几秒钟内就可加热至100℃。这足以使移动设备表面产生永久性损坏或造成一度皮肤烧伤。

因此,WPC早在2010年就启动“异物检测”特别工作组,并于2011年将此安全功能作为强制措施。

异物检测主要有两种方法:Q值法(功率传输前)和损失平衡法(功率传输期间)。无线充电一般采用前种方法,即发射线圈建立小信号场来测量Q值。Q值测量可以是计算时域中TX线圈自共振的衰减率,或计算频域中峰值频率与系统带宽之比。测量值可用作使能充电的标准,或与稍后从RX传送到TX的某个参考值进行比较。后种方法更加灵活,可实现更好的互操作性。

总结

现在和即将发布手机的无线充电功率都大于5W,因此选择的发射器方案要可以通过Qi v1.2.4 EPP认证;同时也要关注充电稳定性、充电效率、FOD、对手机的干扰等方面的性能表现。因此选择苹果指定的定频调压的架构发射器方案是一个很好的选择。

根据目前趋势来看,无线充电将是手机等消费电子产品的标配,而Qi标准则已经在该领域内占据绝对的主流优势地位。此次WPC无线充电联盟发布Qi v1.2.4版本更新,将会进一步规范无线充电市场并促使产业升级,无线充电市场竞争也会更加激烈。

综上,定频调压架构虽然相对中低端的变频及定频调占空比架构实现难度较高、售价更高,但由于能够满足安全要求,带来更好的用户体验,且苹果在开放MFi认证后将会出现降价可能,因此必将逐渐占据主流市场。