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干貨:無線充電技術(shù)方案

發(fā)布時間:2019-06-21 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】近年來,越來越多的智能手機(jī)開始配備無線充電功能,比如iPhone Xs、三星S9、小米MIX 3和華為MATE20等等,眾多小伙伴們對這個功能已經(jīng)不陌生了。本文給大家介紹四種無線充電方式。
 
目前無線充電方式主要有四種:電磁感應(yīng)式充電、磁場共振式充電、無線電波式充電和電場耦合式充電。各種充電方式的技術(shù)方案也不一樣。
 
 
1、電磁感應(yīng)式充電
 
電磁感應(yīng)無線充電常用于小功率無線充電,也可以稱之為非接觸式感應(yīng)充電,被廣泛用于無線連接感應(yīng)充電。例如充電電筒、電動剃須刀、無線連接感應(yīng)壁燈等各種無線感應(yīng)供電產(chǎn)品使用,以及最近談?wù)撦^多的電動牙刷,基本都是使用這種感應(yīng)式充電,方便做到產(chǎn)品的防水功能。充電效率在百分之八十到九十五左右,無高頻輻射,符合各國安規(guī)認(rèn)證,且價格低廉。
 
感應(yīng)式無線充電技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比,其結(jié)構(gòu)簡單、體積輕巧。它將發(fā)射線圈設(shè)置在充電板內(nèi),在其外包裹橡塑絕緣層,使感應(yīng)充電器與外部需充電設(shè)備之間不是直接的線接觸。不會存在電安全問題,使用更加安全可靠,在某些日常的設(shè)備或產(chǎn)品上使用可以輕松實(shí)現(xiàn)防水。
 
2、磁場共振式充電
 
磁場共振技術(shù)的崛起源于2008年MIT的一場實(shí)驗(yàn),研究員隔空點(diǎn)亮了一個60W的電燈泡,第一次讓世界認(rèn)識到無線充電還能這么玩。磁場共振的優(yōu)勢在于能在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的能量傳遞,實(shí)現(xiàn)更高的空間自由度,因此其可靠性更高,而且支持多個設(shè)備同時充電。其原理是發(fā)送端遇到共振頻率相同的接收端,由共振效應(yīng)進(jìn)行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠(yuǎn),同時傳輸?shù)墓β瘦^大,適合遠(yuǎn)距離大功率充電。但這種充電方式效率較低,傳輸過程中有較大的損耗、距離越遠(yuǎn)、傳輸功率越大,損耗也就越大,更重要的是必須對使用的頻段進(jìn)行保護(hù),以免受到外界因素干擾。
 
3、無線電波式充電
 
無線電波式充電是一種發(fā)展較為成熟的無線充電技術(shù),利用無線電波充電的無線充電器由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成,可以捕捉到由墻壁反射的無線電波能量,在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。這種無線充電方式較為方便,只需在墻身插頭處安裝一個發(fā)送器,在低電壓產(chǎn)品上安裝一個接收器即可。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離中等,傳輸速度較快,但缺點(diǎn)是穩(wěn)定性、安全性都比較低,而且需要一定的成本投入研發(fā)。
 
4、電場耦合式充電
 
這種方式可以看作是磁場共振式的加強(qiáng)版,它需要發(fā)射和接收兩個共振系統(tǒng),分別由感應(yīng)線圈制成。通過調(diào)整發(fā)射頻率使發(fā)射端以某一頻率振動,其產(chǎn)生的不是彌漫于各處的普通電磁波,而是一種非輻射磁場,即把電能轉(zhuǎn)換成磁場,在兩個線圈間形成一種能量通道。接收端的固有頻率與發(fā)射端頻率相同,因而發(fā)生了共振。隨著每一次共振,接收端感應(yīng)器中會有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過多次共振,感應(yīng)器表面就會聚集足夠的能量,這樣接收端就可以在此非輻射磁場中接收能量,從而完成了磁能到電能的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)了電能的無線傳輸。
 
MIT的一個實(shí)驗(yàn)室在2008年展示了一個實(shí)驗(yàn),在兩米范圍內(nèi)隔空點(diǎn)亮了一個60W的燈泡,他們將此項技術(shù)命名為Witricity,且該項目仍舊處在實(shí)驗(yàn)室階段。當(dāng)然,這種非輻射電磁場的范圍比較有限,它要求發(fā)射端與接收端在感應(yīng)線圈半徑8倍的距離之內(nèi),不適用于長距離傳輸。
 
電場耦合充電適合短距離充電,轉(zhuǎn)換效率高,位置可以不固定,不過缺點(diǎn)是需要大體積的設(shè)備,功率也較小。
 
總結(jié)
 
目前這四種無線充電方式中,電磁感應(yīng)式無線充電的方案最為成熟,也是被商用最廣泛的。比如我們手機(jī)用到的各種無線充電器,就是利用了這種技術(shù)方案。就現(xiàn)在的技術(shù)水平來說,電磁感應(yīng)式無線充電方案是最值得采用的,它也給智能手機(jī)的充電方式提供了一個解決方案,依然是利大于弊。
 
來源:21IC
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