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磁共振无线充电系统的发展与技术特点

发布时间:2020-06-30 19:07:01 阅读: 来源:不锈钢酒桶厂家

本文引用地址:近期磁共振 (Magnetic Resonance;MR) 无线充电技术的能见度显著上升,无线充电联盟 (Wireless Power Consortium;WPC) 与无线充电方案阵营 A4WP (Alliance for WirelessPower) 最近几乎同时发布 1.2 规范,宣传支持磁共振无线充电技术。其中 WPC 的 1.2 规范更向下兼容1.1的磁感应技术,很明显的两在阵营正在抢占磁共振技术的应用市场,也表明磁共振技术是未来发展的方向。

事实上在实际应用中,磁共振技术能比较好的解决能量传输距离、位置无需对准、传输功率高和远距离传输效率更好等问题,各种应用也如雨后春笋般大量涌出。为了解决过往许多场所受限于有线电源外观设计、防尘防水、重复插拔可靠性等问题,目前磁共振无线充电技术正迅速被应用到电动汽车、医疗设备甚至是军用设备等领域,而消费品市场由于三星、LG等公司正式内置无线充电,苹果iWatch手表也使用了无线充电,市场热度进一步火热。

无线充电的应用市场最令人关注的是智能移动产品应用,新一代智能移动产品追求更小体积,更方便使用,外观设计优异,令人烦恼的充电问题一直困扰着产品设计者。透过无线充电技术,不但智能产品可以使用随意放置充电,充电接口不会因腐蚀和多次插拔而损坏,更能满足防水防尘的设计需求,加上现行无线充电技术的效率和传输功率已经能满足多数行动装置的需要,透过整合无线充电技术能大幅提升消费者使用经验已成为各家设备厂关注的重点。

十铨科技 (Team Group)旗下的Wattfly无线充电品牌()是目前少数拥有独家磁共振技术的企业,除了常见的Qi磁感应无线充电产品外,还着力发展为各种行业应用而订制设计的磁共振无线充电模块,产品解决方案含盖了医疗、军用、穿戴式设备、传感器、智能平板、户外三防产品、玩具、灯具、家具等,目前已发表的模块产品更在规格上领先市场同业,成本更低。近期Wattfly发布全球首款A4WPRezence标准的发射器和接收器充电模组套装,更计划研发多模无线充电产品来满足市场需求。

目前市场上主流的是磁感应 (Magnetic Induction;MI) 产品,但在 WPC1.2 规范发布后,也开始转向磁共振技术,主攻智能移动设备、游戏周边产品、穿戴式运算产品等。而磁共振产品有着传输距离远、远距离效率高、可以一个发射器(充电板)同时对多个接收设备充电的特点,成为无线充电市场未来的发展方向,众多的国际知名企业都纷纷投入研发。然而磁共振技术查对于磁感应技术有更高的技术难度,更高的频率导致电源管理和谐振控制变得更加困难,量产工艺也面临挑战,这也是目前市场上只有极少数企业掌握核心技术的原因。

在工作原理上,磁感应技术的工作原理是建构在法拉第电磁感应定律之上,通过交变电场产生交变磁场,再由磁场的变化带动副线圈产生感应电流,直观的理解和常见的变压器原理差异不大,这种方式的特点就是工作原理简单,技术相对成熟,但缺点就是受限于电磁感应的特性,主副线圈的工作距离难以大幅突破,而且很容易产生金属加热作用(同电磁炉工作原理)。磁共振技术使用的原理则是以相同谐振频率的天线透过共振传递能量。直观的理解是敲动一个音叉,附近相同单调的音叉也会因为共振的影响而振动起来,能量可以在相同共振频率的物体间非常高效率地传递,而频率不同的物体基本不吸收能量。

当两个物体的共振频率相同时,能量会随着振动不断迭加,在系统中产生越来越大的能量,这也好比我们荡秋千时,只需坐在上面让下垂的双腿同步摆动就能给秋千带来动力的原理类似,我们通过小幅度摆动双脚来带动身体和秋千的大幅度摆动。磁共振技术利用一个弱耦合的磁场来诱发同频率的副线圈产生共振,从而实现能量的共振传递。

磁共振技术的特点是能够较容易实现远距离无线能量传输,并且能由一个发射线圈向多个接收线圈同时传递能量,而且能量的传递可以是双向的,如果系统需要,也可以由接收线圈反过来向发射线圈传递能量。由于磁共振技术的磁场是用于诱导共振而不是直接由磁场传递能量,其在传递同样能量时产生的磁场辐射相对于磁感应技术要小得多,也减少了对健康影响的担忧。

磁共振无线充电系统的设计需要掌握天线设计能力、超高频率电源控制系统、谐振管理技术等先进技术,作为极少数掌握核心技术的Wattfly,提供了模组订制服务,可以为各种产品设计提供专用的解决方案。

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