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技术创新推动无线充电与三维扫描商用步伐

2011-11-15 艾丽斯 阅读:
无线充电、3维扫描、裸眼3D眼镜这一系列的最新应用吸引着TI Tech Day上的众多观众。在这个一年一次的重要活动上,技术创新再一次证明是推动新兴应用规模化商用的原动力。以上这几个应用在TI新技术的推动下,离规模化商用越来越近。

作者:艾丽斯

无线充电、3维扫描、裸眼3D眼镜这一系列的最新应用吸引着TI Tech Day上的众多观众。在这个一年一次的重要活动上,技术创新再一次证明是推动新兴应用规模化商用的原动力。以上这几个应用在TI新技术的推动下,离规模化商用越来越近。本刊记者亲临会场,向您一一介绍这激动人心的技术演进。

无线充电效率、成本和尺寸幅改进

无线充电是一个让太多人充满想象的技术,也是让很多人充满误解的一个技术。在TI的Tech Day上,无线充电产品的展示成为一个当然的亮点。“据IMS Research数据显示,全球的无线充电装置从2009年-2019年间年增长率将超过90%,未来几年这个市场将迅速的成长。”TI技术专家半导体事业部段守圣在演讲中对观众表示。不过,目前人们在对无线充电方面还存在一些误区,特别是概念上的误区。

如下图所示,无线充电技术分为很多种,总的来说,可分为两大类:一类如图1左上显示的基于电磁感应的接触式无线充电;另一种是如图1左下显示的非接触的、通过空中电波来充电的RF无线充电方式。很多人一想到无线充电就会想到第二种,于是关于辐射、距离、效率等等疑问接踵而至。“是的,人们的担心是有理由的,基于RF的无线充电目前的确是面临这些问题,所以离真正大规模商用还有较长的时间。” 段守圣解释。但是,第一种基于电磁感应的无线充电方式却已可以大规模商用了,这包括之前的飞利浦高档的电动牙刷、黑莓的点金石等。现在,技术不断进步,在效率、尺寸、成本上都有了极大的改进,让它更易集成进手机等对空间要求严格的终端。“比如HTC、LG已在某款手机的后背集成了无线充电功能。”他透露。而本刊记者了解到MOTO和诺基亚的手机也很快会采用。

WPC(无线充电联盟)对无线充电市场的推动作用非常大。据段守圣介绍,目前的联盟成员已超80家,而只要获得WPC联盟的认证的产品,将被标识“Qi”字样的LOGO;具有这样表示的终端,可以在所有标有“Qi”的充电板上充电。并且,获得Qi标识后,不用向WPC联盟付费。而充电板的设计也很自由,可以是多线圈式,也可以是单线圈式(TI采用单线圈),还可以是线圈可移动式的自由定位式。(见图2)

所以,虽然电磁感应方式需要接触才能充电,不如空中充电那样方便,但是我们要看到它的两个非常重要的意义:一是方便公共场所充电,且一个充电板,可以给所有支持Qi标识的手机、相机、游戏机等终端充电,这是一大技术进步,将大大方便人们的生活娱乐;第二个意义则更深刻:即手机可以不需要充电接口了,这样手机可以不再需要任何接口(数据传输早可由蓝牙或WiFi来进行)这可给手机的外观设计带来无限想象,据悉苹果就很可能会在此基础上对iPhone6外观进行革命性改进。

除了WPC联盟的推动,技术的演进则是更重要的力量。TI此次会上展示了第二代的无线充电方案,在效率、成本、和智能控制充电上都有巨大突破。TI针对无线充电的bqTESLA第二代方案与第一代方案比,不论在发端还是收端,元件数都减小一半以上,尺寸更是减小几倍。效率也有提升,当输出功率为5W时,效率可达75%。并且,TI在发端增加了MPS430,可对充电端进行智能检测和控制,包括检测是否需要充电、充电时待机控制、充电完成、充电中、系统错误,以及周边异物检测。“以前,如果充电板周边有金属异物,比如硬币,也会被充电的。而在我们的第二代方案中,当通过特定的反馈电路检测到被充电的是异物时,就会立即终止充电。这个技术就是新增的PMOD(金属寄生物侦测)技术。” 段守圣解释。

除了增加了上面的智能检测外,第二代发端方案bp500210相比前代bp500110,集成度提升,BOM上的元件数减小一半至80个,而这个发端模块的尺寸则减小到30×40mm。此外,还包括将模拟调制变为数字调制,简化了电路,使得设计更简单。在第二代发端方案中,由于采用数字解调,省掉了几个关键的器件,如电流感应变压器、模拟过滤器和一些比较器,所以成本更低,设计更简单。

在收端,尺寸则变得非常重要,因为要集成进手机和相机等超小型的终端。TI的第二代收端方案bq51K相比前一代方案bq25046,BOM上的元件数从52个减小到20个,尺寸更是减小到5X15mm,是前一代的1/4。在接收线圈与输出电压之间仅需要一个IC,支持5V电压输入。并且,按WPC的规定,符合要求的接收线圈尺寸也仅有0.75mm厚,尺寸为40×30mm。

前面提到HTC和LG已将无线充电功能集成进手机后背,这是因为元器件与线圈的尺寸都大幅减小。不过,“由于目前输入电压是5V电压,还需要一根线连接到充电口,所以这并不算是真正意义上的无线充电。” 段守圣表示,“新的技术规范‘直接无线充电’今年三季度就会出来,到时TI将提供能真正无线充电的收端方案供手机厂商采用。”

无线充电技术正在不断演进,它还会接合其它技术共同发展。比如有人提出在手机的线圈设计中,能不能让NFC与无线充电共用一个线圈?技术的进步总是出乎人们的预料,让我们拭目以待无线充电给生活带来的改变。

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3D电视眼镜将由RF替代红外

3D电视眼镜将会有一个较大的革命--无线控制方式将由原来的红外方式转为RF方式。利尔达的现场工程师透露:基于红外的3D眼镜对方向有选择性,严重影响了观看效果;而RF传输是没有方向性的。这将是一个非常大的市场。预计今年全球将有2亿台TV,如果3D电视的渗透率为20%,就是4000万台3D电视,每个电视配2-3个眼镜,市场前景诱人。利尔达工程师表示,采用RF控制方式还要增加一个运放,总共增加成本约为15-25元。

“TI很早就看到了这一市场,专门针对3D眼镜设计了SoC,集成RFIC、DC/DC、充电、MCU和逻辑,非常方便设计。”该工程师表示。

对于3D眼镜,目前有快闪式和偏光式两种,RF控制信号对这两种方式都支持。3DVstar CEO杨亚军宣称:“3D TV的渗透率将很快提升,毕竟3DTV并没有影响2D的观看,如果价格适中消费者肯定换3D。”对于两种眼镜的前景,他分析道:“随着技术发展,偏振将可实现逐行偏光(目前是隔行),我个人看好偏光式,当然最终一定是裸眼3D的天下。”

DLP用于3维扫描,前景广泛

利用DLP的快速显示特点,TI正在将DLP技术用于3维扫描领域,比如监控(人脸识别)、汽车制造、鞋子和牙套的定制、医疗等。这将DLP技术的应用扩充到一个更广阔的空间。据介绍,DLP的显示速度可以达5000帧/秒,利用这个速度,将经过处理的图片快速投射到被建模的物体上,再用摄像头快速捕捉被投射后的物体照片,然后在后台对这些照片进行对比和计算,即可绘出该物体的三维图像。

“DLP三维扫描已在国外开始商用,很受欢迎。”TI的DLP产品亚洲技术销售经理表示。当然,DLP的三维扫描也会在中国有巨大的市场空间。“这放在物联网应用里面绝了。”一个做物联网设计的专家表示。此外,还有业界人士表示用DLP非常合适做3维儿童模型。“只不过,设备可能不便宜。”他有些担忧地说道。

(电子工程专辑)

本文来自《电子工程专辑》2011年11月刊,为本刊作者原创,谢绝转载。

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