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PCB厂无线充电技术及市场趋势

文章来源:作者:梁波静 上手机阅读
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人气:88发布日期 :2018-11-29 15:30【

  智能设备的充电方式即将发生巨变,到2024年,智能手机无线充电系统的出货量预计每年将超过10亿台。

消费类市场是无线充电技术的全球增长引擎

  据PCB厂报道,近年来,从智能手机到星巴克咖啡店的整合应用,无线充电技术吸引了业界的广泛关注。不过,无线充电市场的发展仍将高度不平衡,并将主要面向消费类领域:例如,到2024年智能手机中的消费类无线充电接收器预计将超过12亿个,但纯电动和混合动力电动车(EV/HEV)的无线充电预计在2022年之前都不会得到市场应用,到2022年以后才会开始被高端汽车所选择。

无线充电 vs. 有线充电

  一般消费类市场对无线充电的需求最贴近,这与智能手机、智能耳机、智能手表等消费电子产品的普及有关。这些智能设备需要频繁充电,因此用户总是身陷各种充电线缆的“包围”。由于无线充电仍然是一个“早期”的市场需求,消费类无线充电可能是一个缓慢的技术推动型市场。不过,由于市场的特殊性,技术集成商非常渴望新的差异化因素,而无线充电就能很好地充当这一角色,因此,该领域的无线充电应用要比预期的更快。

  在智能手机行业,以及消费类服务和汽车市场,一个略有意思的功能就能够成为一个显著的差异化优势,带来巨大的营收影响。例如,一组新的Emoji表情就足以激起用户对新款手机的购买欲望,而咖啡店是否提供无线充电服务,也可以产生完全相同的效果。

  技术开发人员和集成商合力推动了无线充电技术的应用,不仅创造了新的市场,还在快速地培育市场。现在,智能家具、机场航站楼和餐馆中都可以看到无线充电发射器,而能够在舒适的家中为多个设备充电的垫子也正在开发中。鉴于这些创新,推动了通用电子产业向无线充电兼容解决方案迈进。未来,随着苹果等手机制造商将更多的“无线”智能设备推向大众市场,今天的假设将可能成为未来的标准。

  对于其他大众市场,无线充电的出现绝对是“技术推动”型产物。对于电动汽车来说尤其如此,在该领域,无线充电在中期内将仅出现在高端电动汽车中,对普通消费者来说还没有太大的吸引力。

  在本报告中,Yole专注研究了消费类和移动市场的差异化,以及独立差异性很重要的工业、医疗和军事市场。本报告针对每个细分市场提供了市场预测,并对必要的无线充电组件进行了预估。

无线充电,整个供应链的驱动力

塑造无线充电行业的两种技术

  对于消费电子产品以及未来的移动应用,预计未来五年内只有两项技术会得到商业应用:感应充电和电磁谐振充电。这两种方法在技术方面类似,但它们的特性却差异很大。

  感应充电需要发射线圈和接收线圈之间的强耦合,因此需要发射器和接收器彼此非常靠近,并且处于特定的位置。这种充电技术抛弃了电缆,但在充电过程中,使用手机没有带来任何灵活性,而且手机需要限定在一定的位置上。然而,由于其成熟度和相对较高的效率,这是目前唯一可行的商业选择。苹果等手机制造商正在努力提高这项技术的充电效率,然后再过渡到下一阶段的无线充电技术——电磁谐振无线充电。

  通过电磁谐振充电,发射线圈和接收线圈可以弱耦合,但工作频率相近。这使得设备可以在距充电区域稍大的距离处使用,因此提高了充电位置的自由度。这种新型充电技术预计很快将在消费电子产品中得到应用,其现有原型产品能够与支持Qi标准的手机配合使用。不幸的是,电磁谐振充电仍然还不够成熟,并且效率较低,这两个障碍限制了它的市场应用。

  尽管目前存在这些缺点,电磁谐振充电的潜力仍为GaN(氮化镓)元件制造商提供了一个诱人的预期市场,令它们从MHz范围的电磁谐振技术(例如6.78MHz频带)获利。这取决于产业是否会从当前的105 KHz ~ 205 kHz频段切换到更高的信号频率。

  电容无线充电、激光充电和微波充电等其他技术,现在还处于实验室或原型水平,并且限于军事或航空航天等非常特定的应用。我们不太可能很快看到这些技术成功进入消费类产品领域。

  本报告深入分析了感应充电和电磁谐振充电技术的物理和技术概念,并探讨了其决定性要素背后的物理特性和技术。

无线充电产业的过去、现在和未来

生态系统为大规模生产做好了准备

  技术开发人员已经有效地解决了智能手机置于强电磁场中的复杂技术问题,并在短短几年内,一个专注于手机感应充电的完整产业链就已经行成。

  值得注意的是,感应充电的价值链与发展中的电磁谐振充电非常相似。实际上,即使物理机制不同,两者在技术内容上是非常相似的:都由逆变器、整流器、驱动器、降压转换器和线圈组成。事实上,大多数业内厂商都在同时开发这两种技术的产品,例如,Infineon Technologies(英飞凌)提供6.78 MHz电磁谐振充电元件样品,还同时提供105 ~ 205 kHz感应充电半导体元件。

  无线充电应用虽然仍处于初期阶段,但产业链已经稳固,大型半导体公司提供了同类最佳的电子元件。厂商的多样性现在主要体现在整合端,无线充电正在从汽车到智能家具的各种新系统中崭露头角。

  技术集成商已经为无线充电应用做好了准备。那些通常与消费电子产品无关的品牌,出现在了这个市场:例如,Ikea(宜家)在其HEKTAR台灯中配备了无线充电发射器,而Duracell(金霸王)则在为星巴克生产Powermat无线充电板。

  这些公司与NXP(恩智浦)、IDT和英飞凌等电子公司合作,主要通过一种名为Qi的标准将其解决方案推向市场。事实上,无线充电标准最初始于两个联盟:Wireless Power Consortium(无线电源联盟,开发Qi标准)和AirFuel联盟(开发Rezence标准),现在Qi标准确立了主导地位,并被大多数智能手机制造商所青睐。其中就包括苹果公司,苹果曾尝试开发自己的无线充电标准。

  在本报告中,Yole分析师分析了整个无线充电生态系统,并提供了行业相关厂商在未来无线电力传输和无线充电领域的定位。

2018~2024年智能手机应用无线充电接收器按技术细分的市场规模

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