過(guò)去幾年中，配備無(wú)線充電技術(shù)的移動(dòng)設(shè)備逐漸多了起來(lái)，為了讓無(wú)線充電市場(chǎng)不被假冒偽劣產(chǎn)品侵占，麻省理工微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的研究人員研發(fā)了一款芯片，只有通過(guò)了密碼驗(yàn)證，才能開(kāi)始無(wú)線充電。
此外，這項(xiàng)技術(shù)還解決了無(wú)線充電的另一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備共用一個(gè)充電器時(shí)，如果它們離線圈的距離不同，充電效率差距會(huì)非常大，即一臺(tái)充滿時(shí)另一臺(tái)還空空如也。
“安全是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最關(guān)鍵的問(wèn)題之一，”電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授 Anantha Chandrakasan 說(shuō)道，他認(rèn)為車輛、家具、土木工程結(jié)構(gòu)、制造裝備甚至牲畜未來(lái)都會(huì)搭載芯片，直接向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器回傳各種數(shù)據(jù)。
上周，研究人員在國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì)上公布了這款全新芯片。
開(kāi)關(guān)消失
在無(wú)線充電系統(tǒng)中，充電器和目標(biāo)設(shè)備內(nèi)部都包含金屬線圈。充電時(shí)，交流電會(huì)通過(guò)充電器的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，隨后能量會(huì)從傳輸段轉(zhuǎn)移到接收端。不過(guò)，要想接收能量，設(shè)備的線圈必須調(diào)整到合適的傳輸頻率。
那么麻省理工研究人員的芯片到底創(chuàng)新在哪呢?其實(shí)重點(diǎn)就在于接收端線圈頻率的調(diào)節(jié)，麻省理工研究人員發(fā)明了更緊湊和高效的電路。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)諧電路會(huì)將線圈與一系列電容器和電子元器件相連，每組電容器之間都有一個(gè)開(kāi)關(guān)，而電容器的開(kāi)關(guān)會(huì)改變接收端的傳輸頻率。
“這些開(kāi)關(guān)必須質(zhì)量非常過(guò)硬。”Juvekar 說(shuō)道。“它們?cè)陉P(guān)閉時(shí)需要阻斷高電壓，在開(kāi)啟時(shí)則會(huì)經(jīng)受高電流的考驗(yàn)，因此它必須是電路板上的分立元件，成為獨(dú)立于芯片的存在。如果非要把它加在芯片上，就需要較為特殊的制造工藝，結(jié)果就是成本上升。”
與傳統(tǒng)的單線圈設(shè)計(jì)不同，麻省理工的研究人員讓一個(gè)電容器用上了兩個(gè)線圈，因此開(kāi)關(guān)這一零部件可以被省掉了。“事實(shí)上沒(méi)了開(kāi)關(guān)反而成了一大優(yōu)勢(shì)。”Juvekar 說(shuō)道。
可變調(diào)諧頻率
在這款新型芯片中，線圈大小也不同，主線圈比輔線圈要大得多。其中，負(fù)責(zé)為設(shè)備充電的主要是主線圈，而當(dāng)電流流過(guò)輔線圈，則會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)改變主線圈的調(diào)諧頻率。
連接輔線圈電路的電阻可以不斷地變化，當(dāng)電阻較低時(shí)，輔線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)較強(qiáng)，主線圈的調(diào)諧頻率會(huì)大大改變，這時(shí)充電器就無(wú)法充電了。
當(dāng)輔線圈的電阻較高時(shí)，磁場(chǎng)就會(huì)減弱，充電還會(huì)繼續(xù)，但充電率會(huì)非常低，這樣一來(lái)，離無(wú)線充電器較遠(yuǎn)的設(shè)備就能獲得更多電能。
這款芯片用了一個(gè)名為橢圓曲線密碼編譯的認(rèn)證技術(shù)，該技術(shù)為公共密匙加密技術(shù)，在充電前，它會(huì)與連接的充電器進(jìn)行信息交換，只有正品充電器才能回答芯片的“問(wèn)題”。不過(guò)，這款芯片無(wú)需內(nèi)置安全密匙。
橢圓曲線密碼編譯是一種非常完善的技術(shù)，不過(guò) MIT 的研發(fā)人員還是對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，降低了芯片的功耗。此外，他們還簡(jiǎn)化了加密電路，省出了大量空間。
“MIT 的這款芯片可以精確安全的管理多個(gè)充電負(fù)載，”Kilby Labs 的信號(hào)通路專家 Baher Haroun 說(shuō)道。“安全是無(wú)線能量傳輸?shù)那疤?，只有安全才能保證其有效的利用。MIT 的芯片不但能保證安全，還能認(rèn)證到底誰(shuí)才有資格獲取無(wú)線傳輸?shù)哪芰俊?/p>
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