无线充电、感应式电力、非接触充电、无接点充电都是泛指相同的技术,距离1mm到数公尺都是一样是无线,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一定的规格。
无线充电的方法在实验阶段有开发出很多方法,但目前唯一有机会量产商品化为线圈感应式。自从RFID应用开始发展,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)可以使用,而这些频段也造就了目前无线电力系统在设计之初频率采用的参考点。早在10年前电动牙刷的无线充电就已经上市,当时的传送功率小、充电时间长,在现在的智能手持装置的耗电状况来看,当时的充电能量不敷使用所以10年来还无法实用化。但这几年来发展出新的技术可用较高的“共振”接收效率运作方式,由于这个技术较新所以各界的说法很多,但都是有一个很重要的特性,就是接收线圈上都会有配置电容来构成一个具有频率特性的接收天线,在特定的频率下可以得到较大的功率移转。这部份就跟早期的电磁感应不同,当距离拉开后依然就可以得到良好的电力传送效果。共振的原理非常简单,就跟钢琴调音师一样放不同水量的玻璃杯,在精准的调音下可以将某个玻璃杯透过共振将其振碎;但其它的文章都没有提到,若是没有经过专业钢琴调音师训练的一般人,可能永远也调不出可以让玻璃杯振碎的频率!
现今无线充电系统都采用共振的方式进行设计,在架构上都大至相同有下列这些构造:
发射器内有: 1.直流电源输入2.频率产生装置3. 切换电力的开关4. 发射的线圈与电容谐振组合
现今无线充电系统都采用共振的方式进行设计,在架构上都大至相同有下列这些构造:
发射器内有:1.直流电源输入2.频率产生装置3. 切换电力的开关4. 发射的线圈与电容谐振组合
接收线圈的架构
在同样的架构下从发射器的1.直流电源输入到接收器 D.直流电源输出应过的每一个环节都是效率损耗的要点,在电源电路中电流通过的每一个有阻抗特性的零件都会在上面损耗部份能量,这几年材料的进步也让无线充电的实用化大增,其中有几样先进零件是无线充电系统中与传输效率相关的,为了达到高转换效率需要将这些零件与材料作组合运用。
a.频率产生装置:目前有数家公司将此部份开发成IC销售,其为发射电路板上的关键零件。
b.切换电力的开关:大多为MOSFET所构成,低导通阻抗与高切换速度是选用的要点。
c.发射/接收的线圈与电容谐振组合:此部份为过去从未出现过的技术,由于无规则可循所以只能透过不断的尝试,另外未了阻绝多于的能量散到其它地方,于线圈的未感应侧都会家上磁性材料,这类的材料特性也是全新的应用。
d.整流器:由于在线圈上的操作都是高频率、高电压的能量讯号需要能有效的换成直流电才能给受电装置使用,目前大多采用超低VF的萧特基二极管所构成。
e.滤波与稳压器:这部份难度在接收装置空间有限,设计上要小型化的困难处,通常高转换效率的电路配置大体积被动零件。