雖然目前大多數的電子產(chan) 品，仍是采用有線的方式進行充電，但是隨著人們(men) 對於(yu) 便利性的需求提升，采用無線充電技術的產(chan) 品如雨後春筍般地出現。無線充電技術使電子產(chan) 品不但打破了傳(chuan) 統線路上的限製，更實現「隨放即充」的理想。

然而，在突破性發展的背後，勢必會(hui) 為(wei) 消費者帶來一些隱憂，市麵上琳琅滿目的產(chan) 品不見得都能以正確的方式進行無線充電的功率傳(chuan) 輸，因此消費者容易對該類產(chan) 品使用上的安全性和兼容性產(chan) 生疑慮，而由WPC （Wireless Power Consortium，無線充電聯盟）所製定的Qi無線充電標準，正是為(wei) 了消除疑慮而製定的規範。

WPC –Wireless Power Consortium

WPC無線充電聯盟，成立於(yu) 2008年，其主要目的為(wei) 推廣無線充電產(chan) 品，盡可能地使世界上所有應用無線充電技術的產(chan) 品皆可兼容。目前的會(hui) 員人數已經超過400名，會(hui) 員據點遍布世界各地，公司性質也不盡相同，可以看出無線充電技術在各行各業(ye) 已被廣泛應用，因此WPC依照瓦數及使用範圍製定了多種無線充電標準：

⦁ Qi  standard：以中低瓦數（5W~15W）之可攜式手機及其周邊產(chan) 品為(wei) 主，目標為(wei) 達成安全性以及全麵兼容性。

⦁ Ki Cordless Kitchen standard：以高瓦數（2200W以上）之烹飪用具為(wei) 主，目標為(wei) 推廣無線功率輸出應用更加融入生活。

⦁ Light Electric Vehicle：以電動腳踏車或電動機車市場為(wei) 主，目標為(wei) 提供電動載具市場更快速、便捷和安全的充電環境。

⦁ Industry standard：以工業(ye) 應用之自動化機器為(wei) 主，主要為(wei) 提供更安全且有效率的充電方式。

上述無線充電標準，又以Qi standard最廣為(wei) 人知，目前在市場上通過Qi認證的產(chan) 品已經超過5000個(ge) ，且為(wei) 了防範未達標準卻宣稱有Qi功能的產(chan) 品擾亂(luan) 市場，WPC更是規定，隻有通過Qi認證之產(chan) 品，才能使用Qi Logo，而且會(hui) 定期在市場抽查擁有Qi Logo的產(chan) 品是否仍符合標準，亦或是有違規使用Qi Logo的情形，以此達到推廣無線充電技術的最終目的；以下為(wei) Qi以及WPC無線充電聯盟之標誌（圖一 ）：

圖1: Qi Logo 和 WPC Logo

Qi – WirelessCharging Standards

Qi（讀作“氣”或“chee”），是由WPC所製定的無線充電標準；主要目的是為(wei) 了避免無線充電產(chan) 品在使用上會(hui) 產(chan) 生的安全性以及兼容性的問題，因此WPC希望所有產(chan) 品都能依照Qi 無線充電標準為(wei) 基準來生產(chan) ，並達到推廣無線充電市場的目標；為(wei) 了達成此目的，WPC規定任何Qi認證的產(chan) 品，都必須通過以下兩(liang) 種測試：

1. Compliance Testing

DUT需被送往ATL（Authorized Test Lab）並依照WPC所製定的Qi Specification來進行驗證，確保所有通過Qi認證的產(chan) 品，都是按照目前所製定的最新標準來取得認證，測試內(nei) 容如下表。

表1

2. Interoperability Testing（IOP）

完成Compliance Testing後，待測物需被送往IOC（Interoperability Testing Center）並與(yu) 上百種先前取得Qi 認證之品進行兼容性的測試，確保所有在市麵上有Qi Logo的Transmitter與(yu) Receiver之間能夠建立無線充電通信協議，測試內(nei) 容如下表。

表2

⦁ 除了上述功能性測試之外，Qi的完整認證過程如下：

Step 1. Manufacturer填寫(xie) 產(chan) 品數據並選擇Authorized Test Lab 與(yu) Interoperability Testing Center。

Step 2. 由LLA（Logo License Administrator）驗證Step 1所填數據正確無誤。

Step 3. 由ATL進行Compliance Test並上傳(chuan) 測試結果。

Step 4. 由IOC進行Interoperability Test並上傳(chuan) 測試結果。

Step 5. 由Manufacturer再次確認產(chan) 品數據、型號及外觀。

Step 6. 由LLA驗證上述測試結果及數據皆正確後，該測試產(chan) 品即會(hui) 在已認證產(chan) 品頁麵上出現。

圖2: Qi認證流程

⦁ Qi Power Profile Version - BPP & EPP

隨著無線充電產(chan) 品的普及，市場對於(yu) 充電效率的要求也大為(wei) 提升，因此WPC在製定Qi無線充電標準時，也按照輸出功率的大小將產(chan) 品區分為(wei) 小瓦數的BPP（Baseline Power Profile），以及中瓦數的EPP（Extended Power Profile）；更由於(yu) 中瓦數的EPP功率輸出較大，若在使用上與(yu) 不符合Qi標準的產(chan) 品進行充電，容易造成安全上的疑慮，因此在2021年初WPC發布了Qi–V.1.3，跟以往Qi–V.1.2.4最主要的差別在於(yu) 提高了測試的嚴(yan) 謹度，以及透過Authentication的方式解決(jue) 安全性的疑慮，以下將對不同輸出功率的產(chan) 品定義(yi) 以及Authentication部分進行介紹：

⦁ 以輸出功率定義(yi) 的產(chan) 品類型

表3

⦁ Authentication（V.1.3）

WPC以安全性考慮為(wei) 出發點，在Qi–V.1.3中製訂了Authentication機製，使Receiver可藉由該過程確認Transmitter是否為(wei) Qi認證產(chan) 品後，再決(jue) 定要與(yu) Transmitter進行何種的充電協議。

這表示當Receiver向Transmitter發起的Authentication驗證機製如未能完整地執行時，Receiver可以拒絕與(yu) Transmitter進行任何溝通或是僅(jin) 可以透過最低的充電功率（5W）進行充電，藉此來確保市場上多種無線充電產(chan) 品之間使用上之安全性；由於(yu) 該安全性的疑慮隻會(hui) 在高瓦數的功率傳(chuan) 輸下出現，因此我們(men) 可以透過上表看到，不同輸出功率的產(chan) 品，對於(yu) Authentication的規範也有所不同；舉(ju) 例來說，隻要是支持中瓦數EPP的Power Transmitter在Qi–V.1.3的認證中，就必須支持Authentication，而支持低瓦數BPP的Transmitter或Receiver都不需支援Authentication。

Qi 認證種類

現階段來說，WPC仍可針對不同版本之產(chan) 品進行Qi認證，可細分如下：

⦁ Qi–V.1.2.4 BPP

⦁ Qi–V.1.2.4 EPP

⦁ Qi–V.1.3 BPP

⦁ Qi–V.1.3 EPP5

⦁ Qi–V.1.3 EPP

然而，以WPC積極想推廣無線充電市場的決(jue) 心，勢必會(hui) 將目標更著重在安全性，因此在不久後的將來，可能更改為(wei) 隻開放以支持Authentication的Qi–V1.3進行認證測試，以確保消費者能夠安心使用無線充電技術相關(guan) 產(chan) 品。

Qi無線充電基礎內(nei) 容

⦁ 無線充電運作原理

Qi無線充電的原理是基於(yu) 電磁感應所產(chan) 生的電流，進而達到無線充電的效果，其過程如下圖：

1.Transmitter線圈透過交流電產(chan) 生電流的變化

2.Transmitter線圈電流的變化，根據電磁感應原理，產(chan) 生磁場

3.Receiver線圈感應到磁場的出現，進而產(chan) 生電流

4.Receiver透過線圈生成的電流，通過整流器以直流電輸出，達到充電的效果

圖3: 電磁感應

Transmitter 與(yu) Receiver 的溝通過程

根據不同產(chan) 品的類型，其Receiver線圈之電阻與(yu) 需要之功率都不相同，因此需透過訊號溝通的方式，進行供電前的確認，以及供電後電流輸出的大小，以下會(hui) 透過實例來講解，實際上Transmitter與(yu) Receiver之間在無線充電協議上如何進行溝通。以下將以GRL Qi 無線充電測試儀(yi) （GRL-WP-BST-C3）測試中的Log進行解說：

1. Ping Phase（圖五）

⦁ Transmitter: 持續傳(chuan) 輸Digital Ping，進行Object Detection。

⦁ Receiver: 持續監測來自Transmitter的Digital Ping。

當Transmitter確認此Object為(wei) Receiver時，則會(hui) 進入下一個(ge) 階段。

圖5: Ping Phase

2. Identification & Configuration Phase（圖六）

⦁ Transmitter：辨認Receiver的信息，例如所能承受的最大功率輸入等等。

⦁ Receiver：準備建立Power Transfer Contract。

當Transmitter取得Receiver的信息後，則會(hui) 進入下一個(ge) 階段，並停止發送Digital Ping。

圖6: Identification & Configuration

3. Power Transfer Phase（圖七）

⦁ Transmitter：建立Power Transfer Contract，並透過觀測Receiver回傳(chuan) 的Control data來調整電流的輸出。

⦁ Receiver：透過傳(chuan) 輸Control Data告知Transmitter輸入電流是否達到需求。

圖7: Power Transfer

4. Control Data

Control Data中的Control Error是Receiver用來告知Transmitter輸入電流應提升或下降的Packet，區分方式如下：

⦁ Positive：應提高電流。

⦁ Zero：應維持電流。

⦁ Negative：應降低電流。

結論

從(cong) 複雜的Compliance Testing至耗時的Interoperability，都一再體(ti) 現Qi測試規範的嚴(yan) 格；而在實用性上，從(cong) 低瓦數（5W）的BPP至中瓦數（5W~15W）的EPP，已基本涵蓋目前常用的無線充電功率範圍；最後針對安全性以Authentication機製，將功率輸出的權利交付給Receiver，以避免功率輸出過大導致的安全性問題。

透過上述介紹，可以看出WPC在Qi認證上費盡心思，以WPC的用心加上嚴(yan) 謹的Qi認證，我們(men) 可以期待日後無線充電產(chan) 品能在實際應用在各個(ge) 領域上。