29868 終于找到解決“低電量煩惱”的辦法,NFC無線充電能拯救你的電子設備嗎?

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終于找到解決“低電量煩惱”的辦法,NFC無線充電能拯救你的電子設備嗎?
2022/01/21
NFC無線充電標準(WLC)的批準,無疑是一個重要的市場信號,未來隨著越來越多的物聯網設備加入,尤其是越來越多的微型低功耗物聯網設備的產生,無線充電技術將成為一個重要的趨勢。
本文來自于微信公眾號“物聯網智庫”(ID:iot101),作者:Alex,投融界經授權發布。

如果給你(ni)一種最高支(zhi)持1W充(chong)電功率的(de)無線充(chong)電技(ji)術,你(ni)認為它(ta)有(you)意(yi)義嗎?

或許會有人調侃“這簡直是(shi)在(zai)開歷史的(de)(de)倒車(che)!”的(de)(de)確(que),在(zai)40W、65W無線快充屢見(jian)不鮮的(de)(de)當下,對于(yu)大多數消費者來說,1W的(de)(de)無線充電功率似(si)乎太過于(yu)“雞肋(lei)”。但是(shi),歷史總有驚人的(de)(de)相似(si)之處,比(bi)如LPWAN作(zuo)為一種低功耗(hao)的(de)(de)廣(guang)域網絡技術,它解決的(de)(de)正是(shi)數十億低功耗(hao)物(wu)聯網終端(duan)供電問題。

因此(ci)從技(ji)術(shu)發展的(de)角度來看(kan),技(ji)術(shu)不是朝著(zhu)高大(da)上(shang)的(de)方向(xiang)迭(die)(die)代(dai),而是應該(gai)朝著(zhu)便宜好用的(de)方向(xiang)迭(die)(die)代(dai)。這才是真正的(de)迭(die)(die)代(dai),有用的(de)迭(die)(die)代(dai)。

2020年5月,NFC(Near Field Communication,中文名“近場通信(xin)”)標(biao)準(zhun)官方(fang)組織NFC論(lun)壇(tan)(NFC Forum)宣(xuan)布(bu),新的(de)(de)“無線充(chong)電(dian)規范”(Wireless Charging Specification,簡稱(cheng)“WLC”)已(yi)經(jing)獲得(de)批準(zhun)。根據NFC論(lun)壇(tan)的(de)(de)解釋,WLC標(biao)準(zhun)支持(chi)在NFC的(de)(de)設(she)備中使(shi)用(yong)一根天線來實現(xian)通信(xin)和充(chong)電(dian)功(gong)能的(de)(de)二合一,因(yin)此目前通過這個解決(jue)方(fang)案最高僅(jin)能實現(xian)1W的(de)(de)充(chong)電(dian)速度(du)(WLC標(biao)準(zhun)的(de)(de)無線充(chong)電(dian)支持(chi)250毫瓦(wa)、500毫瓦(wa)、750毫瓦(wa)和1瓦(wa)四種功(gong)率(lv)的(de)(de)傳(chuan)輸等級)。

沒錯,這個(ge)NFC技術(shu)就是大(da)家十分(fen)熟知、應用(yong)很廣的NFC,比如乘(cheng)坐公(gong)交車時(shi)刷的公(gong)交卡(ka)、進出小區(qu)時(shi)用(yong)到的門禁卡(ka)、在商場購物(wu)支付時(shi)所用(yong)的銀行卡(ka),以及像(xiang)智(zhi)能(neng)手(shou)表(biao)、智(zhi)能(neng)手(shou)機中都附帶的NFC功能(neng)等。

那么,我們今天就來看看,NFC到底如何實(shi)現無線充電的功(gong)能(neng),1W的充電功(gong)率又將撬動多大的市(shi)場?

市場“變革”

無(wu)線充電(dian)其充電(dian)過程不需要任何有(you)線作為(wei)電(dian)量傳輸(shu)介質(zhi),甚至已經發展到了無(wu)需接(jie)觸也能實現(xian)“隔空”充電(dian),因而促使電(dian)子產(chan)品充電(dian)體驗獲得了大(da)幅(fu)度的提升。

但(dan)盡管如此,無線充(chong)(chong)電真(zhen)正(zheng)普及到(dao)我(wo)們的生活(huo)卻用了近40年。早在1978年,美國人喬治·博格爾(er)就通過(guo)給電動汽車充(chong)(chong)電開啟了無線充(chong)(chong)電用例的先河(he)。而我(wo)們現在所應用最廣(guang)、普及度最高(gao)的無線充(chong)(chong)電技術(shu)則是在2010年3月,由無線充(chong)(chong)電聯盟(meng)針對智(zhi)能手(shou)機、平(ping)板等(deng)設備(bei)推出的“Qi”標準。

“Qi”標準采(cai)用(yong)的是電磁感應技術(shu)進行(xing)輸電,而NFC則是采(cai)用(yong)了(le)電磁感應技術(shu)進行(xing)通信,因(yin)此看似兩個無關(guan)的功能其實在(zai)實現原理上(shang)別無二(er)致。如此以來(lai)也(ye)就(jiu)造(zao)就(jiu)了(le)NFC無線(xian)充電的三大優勢:

第一個優勢,即能量傳(chuan)輸與數據傳(chuan)輸在物理層(ceng)的硬件(jian)電路上合二為一,讓一些對(dui)充電功率要求(qiu)不高的產(chan)品,如小型低功耗的物聯(lian)網(wang)設(she)備,可以在設(she)計中省去傳(chuan)統的Qi充電線圈。

終于找到解決“低電量煩惱”的辦法,NFC無線充電能拯救你的電子設備嗎?

第二(er)個(ge)優勢,即NFC無(wu)線(xian)(xian)(xian)充(chong)電(dian)(dian)技(ji)術天(tian)線(xian)(xian)(xian)尺寸相較于高功(gong)率的(de)Qi標準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)無(wu)線(xian)(xian)(xian)充(chong)電(dian)(dian)技(ji)術天(tian)線(xian)(xian)(xian)尺寸進行了數倍的(de)縮(suo)減,這是由于Qi標準(zhun)(zhun)(zhun)工(gong)作頻率一般為125KHz,而NFC無(wu)線(xian)(xian)(xian)充(chong)電(dian)(dian)技(ji)術工(gong)作頻率在更(geng)高的(de)13.56MHz。因此(ci),Qi標準(zhun)(zhun)(zhun)天(tian)線(xian)(xian)(xian)尺寸設計一般需要10厘米甚至(zhi)更(geng)長,但NFC無(wu)線(xian)(xian)(xian)充(chong)電(dian)(dian)技(ji)術天(tian)線(xian)(xian)(xian)尺寸則可縮(suo)小到1厘米以下。

第(di)三個優(you)勢(shi),基于NFC的工作原理,提供更大的能量驅動(dong)一些無源設(she)備,滿(man)足(zu)越(yue)來越(yue)多的無源物聯網(wang)的需求。

比如,智能眼鏡(jing)是當前各(ge)大設(she)備(bei)制造(zao)廠商爭相搶占的賽道(dao),作為可(ke)穿戴設(she)備(bei)的一種,智能眼鏡(jing)憑借(jie)“解放”雙手,操作簡便、體(ti)積更小而(er)被視為未來智能科技產品的重要增(zeng)長點(dian)。早在(zai)2019年,業界(jie)就推(tui)出支持(chi)NFC無線接(jie)觸式(shi)充電的設(she)備(bei),可(ke)使數據傳輸與(yu)充電同時進行。

保證“適用”

在(zai)上述文(wen)章中我們已(yi)經闡述了(le)NFC無(wu)線(xian)充電的前(qian)兩個優(you)勢:NFC無(wu)線(xian)充電使能(neng)量傳(chuan)輸(shu)(shu)與數(shu)據傳(chuan)輸(shu)(shu)在(zai)硬件實(shi)現(xian)了(le)二合一,其次實(shi)現(xian)了(le)相對“Qi”標準下更小(xiao)(xiao)的天(tian)線(xian)尺寸設(she)計,因此,NFC無(wu)線(xian)充電技(ji)術更值得一敘的應用場景在(zai)于對小(xiao)(xiao)型低功耗物聯網設(she)備的支持。

相比(bi)“Qi”標(biao)準(zhun)明確更適(shi)合對充(chong)(chong)電功率要求(qiu)更高(gao)的(de)(de)(de)大(da)型(xing)電子(zi)產品,如智能手機、平板電腦(nao)以(yi)及其(qi)他(ta)體(ti)積較大(da)的(de)(de)(de)產品,NFC無(wu)線充(chong)(chong)電對其(qi)目標(biao)設(she)備(bei)也有明確的(de)(de)(de)適(shi)用(yong)范圍。WLC規范從(cong)一開始就表(biao)明了NFC無(wu)線充(chong)(chong)電的(de)(de)(de)主要應(ying)用(yong)領(ling)域,即智能手表(biao)、智能手環、無(wu)線耳(er)機、手寫筆(bi)這(zhe)樣的(de)(de)(de)小型(xing)物聯(lian)網設(she)備(bei)。

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2021年10月,NFC論壇(tan)再(zai)次就(jiu)WLC功能進(jin)行了優化(hua),批準并通(tong)過了無線充(chong)(chong)電(dian)規(gui)(gui)范WLC 2.0,新(xin)規(gui)(gui)范從內容(rong)上更加利于微型物聯網(wang)設備(bei)和消(xiao)(xiao)費電(dian)子實(shi)現無線充(chong)(chong)電(dian),它支(zhi)持更小的(de)無線尺寸,擴大了可使用(yong)智能手機和其他NFC設備(bei)進(jin)行無線充(chong)(chong)電(dian)的(de)消(xiao)(xiao)費設備(bei)和物聯網(wang)設備(bei)范圍。

比(bi)如(ru)平板電(dian)腦上(shang)的電(dian)容筆,目前大多采(cai)用的是藍牙配對,相比(bi)NFC配對而(er)言(yan)步驟(zou)更加繁瑣。

另(ling)外在充電(dian)(dian)方式(shi)上,如(ru)果采用(yong)(yong)傳統的(de)無線充電(dian)(dian)方式(shi),首先,大功率對(dui)于電(dian)(dian)池容量嬌小的(de)電(dian)(dian)容筆而(er)言本(ben)身就是“殺雞用(yong)(yong)牛刀”;其次,筆身內增加線圈無疑也會帶(dai)來筆身重量的(de)增加和設計復雜度的(de)提(ti)升。類(lei)似(si)的(de)場(chang)景其實還有(you)很多(duo),比如(ru)智(zhi)能電(dian)(dian)動牙刷、無線TWS耳機等等。

而NFC無線(xian)充電(dian)最大的(de)優勢在于,可(ke)支(zhi)持終端設(she)備廠(chang)商在有限(xian)的(de)空(kong)間下不斷(duan)優化產品。一(yi)方(fang)面(mian),如果(guo)設(she)備中搭(da)載了NFC芯片,廠(chang)商可(ke)以放棄單獨(du)的(de)無線(xian)充電(dian)技術;另一(yi)方(fang)面(mian),減去電(dian)磁線(xian)圈的(de)部署,應用更小的(de)NFC天線(xian)可(ke)為(wei)更大的(de)電(dian)池或(huo)其(qi)他組(zu)件(jian)騰(teng)出(chu)地方(fang),使空(kong)間有限(xian)的(de)小型物聯網(wang)設(she)備更容易被設(she)計。

終于找到解決“低電量煩惱”的辦法,NFC無線充電能拯救你的電子設備嗎?

此(ci)外,采(cai)用NFC無線充(chong)(chong)電(dian)(dian)技術通過(guo)數據(ju)傳輸還能使(shi)充(chong)(chong)電(dian)(dian)過(guo)程更(geng)(geng)易被檢(jian)測和控(kong)制,在(zai)充(chong)(chong)電(dian)(dian)之外,也能通過(guo)數據(ju)傳輸帶來更(geng)(geng)多有價值(zhi)的(de)附加(jia)功能,實現用戶體驗上的(de)升(sheng)級(ji),比(bi)如配件(jian)的(de)防(fang)偽識別、藍(lan)牙配對、固件(jian)升(sheng)級(ji)等(deng)等(deng)。

合適“時間”

IoT Analytics創始人(ren)(ren)兼首席(xi)執行官Knud Lasse Lueth曾經公(gong)開表(biao)示:“到2025年(nian),預計(ji)將會有超(chao)過300億的物聯網(wang)連接,幾乎平均每人(ren)(ren)擁(yong)有4臺(tai)物聯網(wang)設備(bei)(bei)。”而這些物聯網(wang)設備(bei)(bei),并不包括(kuo)智能(neng)手(shou)機、個人(ren)(ren)電腦、平板(ban)等,它們大多是小型低(di)功(gong)耗(hao)的可穿戴(dai)物聯網(wang)設備(bei)(bei),比(bi)如無線耳機、智能(neng)手(shou)表(biao)、智能(neng)筆等一系列(lie)產(chan)品,當(dang)然(ran)未來還將有更多的低(di)功(gong)耗(hao)智能(neng)硬件。

在無線充(chong)(chong)電成為(wei)趨勢的當下(xia),對充(chong)(chong)電功率要(yao)求(qiu)更(geng)(geng)高的大(da)型產品有“Qi”標準(zhun);而針對充(chong)(chong)電功率要(yao)求(qiu)不高,反而對成本、體(ti)積(ji)、技術(shu)普及度(du)等有更(geng)(geng)高要(yao)求(qiu),基(ji)于NFC無線充(chong)(chong)電技術(shu)的“WLC”標準(zhun)不失為(wei)一(yi)種更(geng)(geng)好的選擇。

首先(xian)從市(shi)場教(jiao)育方面來看,NFC無(wu)線充(chong)電(dian)(dian)可謂有(you)著(zhu)得(de)天獨厚得(de)優(you)勢。應用(yong)上,NFC應用(yong)已經覆蓋了(le)相當廣(guang)闊的領域(yu)(yu),包括(kuo)在非接觸(chu)式支付、訪(fang)問控制(門禁(jin))、設備(bei)配(pei)對、電(dian)(dian)子(zi)政務(wu)(護照)、公共(gong)交通票務(wu)系統以及消費電(dian)(dian)子(zi)產品(pin)等眾(zhong)多應用(yong)領域(yu)(yu)中(zhong)都有(you)應用(yong)。

而WLC標(biao)準得到批準,也就意味著未來可以(yi)直接通過帶有NFC功能(neng)的(de)(de)有源設備實現充電,比如自帶NFC功能(neng)的(de)(de)智能(neng)手機(ji)可以(yi)搖(yao)身(shen)一變成為(wei)“移動電源”,為(wei)其他帶有NFC功能(neng)的(de)(de)物聯(lian)網(wang)設備充電。回家開門解鎖智能(neng)鎖的(de)(de)時候就會像(xiang)刷手機(ji)進地鐵站一樣方便(bian)、安(an)全(quan)。

其次從供應(ying)鏈發展來看,基(ji)于NFC方式的無線充電(dian)并(bing)不意味著現(xian)有設備都能在不更換(huan)硬(ying)件(jian)的基(ji)礎(chu)上實現(xian)固件(jian)升級(ji)就(jiu)能實現(xian)這一功能,還(huan)需要產業鏈的進(jin)一步協同。

作為NFC無線(xian)方(fang)案(an)領導企業,ST意法半導體的(de)NFC無線(xian)充電解(jie)決方(fang)案(an)通過(guo)在(zai)系統尺寸和使用靈活(huo)度、可彎曲的(de)天線(xian)PCB的(de)可用性上(shang)的(de)工作富(fu)有(you)(you)成效,能有(you)(you)效降(jiang)低BOM成本。目前,其旗下(xia)產(chan)品包括ST25 NFC / RFID標(biao)簽、ST25動態NFC標(biao)簽、ST25R NFC讀寫器(qi)、ST21 NFC控制器(qi)以及ST33/54一體式(shi)安全NFC解(jie)決方(fang)案(an)等。

目前,意(yi)法半導(dao)體作為NFC論壇的贊助成(cheng)員,正積極推動(dong)通過其產品的認證,來(lai)保障(zhang)產業鏈需求。

寫在最后

NFC無(wu)(wu)線充(chong)電標(biao)準(WLC)的(de)批(pi)準,無(wu)(wu)疑是一個重要的(de)市場(chang)信號,未來隨著越來越多的(de)物聯(lian)網設備加入,尤其(qi)是越來越多的(de)微型低功耗物聯(lian)網設備的(de)產生(sheng),無(wu)(wu)線充(chong)電技術將成(cheng)為一個重要的(de)趨勢。

當(dang)然,鑒于NFC無線充(chong)電技術自身的技術壁(bi)壘并(bing)在市場上(shang)已大獲成(cheng)(cheng)(cheng)功,NFC將不會(hui)對任何無線充(chong)電技術形成(cheng)(cheng)(cheng)替(ti)代(dai),反而會(hui)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)一個重要的補充(chong)選擇,帶給物聯網設(she)備更靈(ling)活、更低成(cheng)(cheng)(cheng)本、更容易的充(chong)電方式。

NFC 無線充電
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應用版本:V2.7.8 | 更新日期:2022-01-21
 
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