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线圈感应式无线充电体系设计方案

无线充电是指具有电池的装置透过无线感应的方式取得电力而进行充电,其方便性可以让消费者愿意支付额外的费用购买无线充电相关产品;因为有商机才会有厂

无线充电是指具有电池的设备透过无线感应的办法获得电力而进行充电,其方便性能够让顾客乐意付出额定的费用购买无线充电相关产品;因为有商机才会有厂商乐意投入相关产品开发,现在能够知道十分多知名品牌厂商现已将无线充电这个功用列入新一代的产品的标准之一。因为这产技能适当新颖且各厂商有自己对技能的表述,所以 无线充电、感应式电力、非触摸充电、无接点充电都是泛指相同的技能,间隔1mm到数公尺都是相同是无线,供电端与受电端交互作用就称感应,所以无线充电是广义的名词没有必定的标准。

原理简略·实作困难

无线充电的办法在试验阶段有开宣布许多办法,但现在仅有有时机量产产品化为线圈感应式。线圈感应式的原理很简略,是百年前就被发现物理现象,但曩昔长久以来这样的线圈感应只运用在绕线式的变压器中。前期就有人发现将绕线式的变压器的将“E”型铁心绕线后对向紧贴后接上市电就能够感应传电,但间隔略为分隔后感应作用就消失,这是因为在市电60Hz下,电磁波传递会跟着间隔添加能量快速阑珊。

在如今的运用中,因为设备自身需求有外壳包装,发射端加上接纳端的外壳厚度至少从3mm起算,前期电动牙刷产品开发时就发现当间隔摆开后需求将线圈上的操作频率进步才干让电力能传送的更远;在电磁波中有一个特性,便是频率越高的电磁波能够传送比较长的间隔后能量衰减较低。

后来RFID运用开端开展,主要就规划的三个频段LF低频(125~135KHz)、HF高频(13.56MHz)、UHF超高频(860~960MHz)能够运用,而这些频段也造就了现在无线电力体系在规划之初频率选用的参考点。早在10年前电动牙刷的无线充电就现已上市,其时的传送功率小、充电时间长,在现在的智能手持设备的耗电情况来看,其时的充电能量不足运用所以10年来还无法实用化。但这几年来开展出新的技能可用较高的“共振”接纳功率运作办法,因为这个技能较新所以各界的说法许多,但都是有一个很重要的特性,便是接纳线圈上都会有装备电容来构成一个具有频率特性的接纳天线,在特定的频率下能够得到较大的功率移转。这部份就跟前期的电磁感应不同,当间隔摆开后仍然就能够得到杰出的电力传送作用。共振的原理十分简略,就跟钢琴调音师相同放不同水量的玻璃杯,在精准的调音下能够将某个玻璃杯透过共振将其振碎;但其它的文章都没有说到,若是没有通过专业钢琴调音师练习的一般人,或许永久也调不出能够让玻璃杯振碎的频率!这便是原理简略、实作困难。

展现简略·上市困难

电子零件出厂时就像是未调过音的钢琴,钢琴透过专业的调音师精准调校后能够宣布高品质的声响;当大量生产后为了本钱考量或许就无法在每一个产品都经由专业人员调校再出货,假如每一个产品都要专业人员来批改那就会有困难,因为专业人员有限。这就跟现在能够看到许多无线充电产品在好久前就宣布了,在宣布会上产品都能够完美扮演,但过了好久的等候后还没见产品上市?就跟刚说到的比如相同,无线充电的产品为了到达很好的共振作用必需通过精准的调校,在这样的情况下量产会变的十分困难。

所以无线充电体系的规划首要必需求能针对共振这部份能自我调整,这样才干处理量产难题。2008年INTEL即宣布了能够离一公尺间隔的两个线圈传送电力用以点亮60瓦特灯泡,宣布其时也宣告了无线电力年代现已到来;但三年曩昔了相关产品仍是没有上市,仔细想一下能够相距一公尺传送电力,这么强壮的电磁能量就算对人体没影响、对周遭的电气制品会有十分大的杀伤力。

无线电力体系的原理与烹调电磁炉相同,透过电磁波来传送能量只不过方针不同,电磁炉运用频率约50KHz能量宣布后给锅具加热用已烹饪,曩昔网络上就有流传过一段影片便是将手机放在运作中的电磁炉表面上,在短时间内手机即焚毁,这样的原理相同电磁波会穿过手机外壳直接对内部的金属结构加热终至焚毁。前文题到过,为了加长传送间隔必需进步传送频率,电磁炉的频率较低在脱离数公分后就衰减到安全边界以下,INTEL宣布的相距一公尺传送电力必需将频率进步到约13MHz才干传送,在这个情况下线圈之间若是存在金属物体将会被加热而发生风险,扮演中工作人员能够站在两个线圈中心不会有风险,是因为人体内的金属成份很少所以温度上升有限。

当电磁波频率加到1GHz以上就会直接对水分子加热;这个原理就变成微波炉了,水分子被电磁波搅动后宣布热量。所以微波炉与电磁炉不相同,必需在屏蔽体内操作防止为害到人体。这部份又与市面上的无线通讯产品不同,因为能量距离甚大;无线电力体系需求传送电力而发送到受电设备所以需高功率传送,无线通讯产品收到低功率信号后再透过内部的电池将信号扩大处理。所以不管是在13MHz会对金属加热或是1GHz以上直接损伤人体,无线电力在规划时必需处理安全的问题才干上市,这便是展现简略、上市困难。

三大效能指针 功率、安全、功率

电动牙刷早在10年前就堆出无线充电了,其时因为功率需求低所以不需求考虑功率与安全。前期的体系转化功率只要20%-30%,且没有安全机制并不会辩识方针接连供电,这样的体系就与微型电磁炉相同。因为功率很小,接纳需求只要0.1W上下,只要20%的转化功率下即有80%的能量于传送中转成热量散逸,这样计算发射器供给0.5W的能量到接纳器为0.1W的能量,0.4W发生的热量有限对体系的温度上升不明显,且体系最大输出才能也不大即0.5W,所以在发射器上放置金属异物也不会发生风险;但今天的设备需求远高于0.1W,以热销的智能型手机来看接纳需求5V-1A 即5W的充电能量,若用电动牙刷的体系进行规划问题就会很大了,接纳端5W的需求在只要20%的转化功率下有20W的能量转化成热能散逸,这样的能量会发生巨大的热能会导致体系温度大幅上升,在这样的计算下,体系最大输出才能会在25W,若为无安全规划下于发射器上放置金属异物或许会导致火灾意外,所以在功率需求进步后衍生的问题需求全新的规划来完结无线充电,所以10年前即呈现的无线充电到今还改进之中。新规划的体系需为了到达方针功率,必需先处理功率与安全的问题。

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