過去幾年中，配備無線充電技術(shù)的移動設(shè)備逐漸多了起來，為了讓無線充電市場不被假冒偽劣產(chǎn)品侵占，麻省理工微系統(tǒng)技術(shù)實驗室的研究人員研發(fā)了一款芯片，只有通過了密碼驗證，才能開始無線充電。
此外，這項技術(shù)還解決了無線充電的另一個問題：當(dāng)兩臺設(shè)備共用一個充電器時，如果它們離線圈的距離不同，充電效率差距會非常大，即一臺充滿時另一臺還空空如也。
“安全是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最關(guān)鍵的問題之一，”電子工程和計算機(jī)科學(xué)教授 Anantha Chandrakasan 說道，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都會搭載芯片，直接向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器回傳各種數(shù)據(jù)。
上周，研究人員在國際固態(tài)電路研討會上公布了這款全新芯片。
開關(guān)消失
在無線充電系統(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，交流電會通過充電器的線圈產(chǎn)生磁場，隨后能量會從傳輸段轉(zhuǎn)移到接收端。不過，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?其實重點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。一個標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)諧電路會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開關(guān)，而電容器的開關(guān)會改變接收端的傳輸頻率。
“這些開關(guān)必須質(zhì)量非常過硬。”Juvekar 說道。“它們在關(guān)閉時需要阻斷高電壓，在開啟時則會經(jīng)受高電流的考驗，因此它必須是電路板上的分立元件，成為獨立于芯片的存在。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)計不同，麻省理工的研究人員讓一個電容器用上了兩個線圈，因此開關(guān)這一零部件可以被省掉了。“事實上沒了開關(guān)反而成了一大優(yōu)勢。”Juvekar 說道。
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)電流流過輔線圈，則會產(chǎn)生磁場改變主線圈的調(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，輔線圈產(chǎn)生的磁場較強(qiáng)，主線圈的調(diào)諧頻率會大大改變，這時充電器就無法充電了。
當(dāng)輔線圈的電阻較高時，磁場就會減弱，充電還會繼續(xù)，但充電率會非常低，這樣一來，離無線充電器較遠(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“問題”。不過，這款芯片無需內(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 MIT 的研發(fā)人員還是對其進(jìn)行了改進(jìn)，降低了芯片的功耗。此外，他們還簡化了加密電路，省出了大量空間。
“MIT 的這款芯片可以精確安全的管理多個充電負(fù)載，”Kilby Labs 的信號通路專家 Baher Haroun 說道。“安全是無線能量傳輸?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)證到底誰才有資格獲取無線傳輸?shù)哪芰俊?/p>
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