无线充电技术各擅胜场 应用快速扩散
首页 > PCB > 无线充电技术各擅胜场 应用快速扩散     2018-08-14 无线充电  

跟着充电功率提升且速度加快,手机品牌大厂纷纷推出搭载无线充电功能的手机产品,近来此领域最重磅的动静当属苹果i8导入无线充电。跟着此类动静的层见叠出,无线充电市场可望延续加温。依据市调机构IHS预估,至2025年,无线充电接收端与发送端设备的总出货量将达到28亿台,数量惊人。

回溯无线充电技术的发展史,经由一番整并后,目前无线充电技术主要由AirFuel Alliance及无线充电联盟(WPC)这两大阵营主导,采取这两大阵营新版规格的无线充电产品皆已商用量产。值得一提的是,因为磁共振(Magnetic Resonance;MR)及磁感应(Magnetic Induction;MI)技术各有擅场,因此两大阵营皆已推出双模技术。

就无线充电技术的发展来看,除上述应用磁场传输电力的磁感应及磁共振技术外,无线电波式式相对于发展较成熟的技术,电场耦合式无线充电技术则因取得Apple Watch的采取,也跻身为现阶段主流无线充电技术的一员。

值得注意的还有新近突起,由Dialog与Energous合作推进的无线电充电技术WattUp。如下就让咱们来进一步了解这些无线充电技术。

表1:无线充电主要联盟发展

表2:现阶段四种主流无线充电技术

应用磁场传电 磁感应&磁共振双模化

首先,磁感应技术可说是较早取得采取的无线充电技术。此技术以磁感应进行无线方式传输电能,主要是通过两个线圈之间产生的电感耦合进行。发送线圈内的交流电形成震荡磁场,处于该磁场感应规模内的接收线圈产生电磁感应,产生感应电流。

然而,因为自感、补偿架构的不同,以及不同线圈搭配产生的不同互感,任何充电线圈之间都不大可能拥有相同的属性,因此两块不同厂家的充电线圈(charging pad)设备之间要需要有优良适配。总体来说,磁感应无线充电技术的优点是成本低,缺点则是受电端以及送电端的线圈位置需对于准。

同样应用磁场传输电力,应用磁共振方式进行无线充电,就不会产生线圈匹配问题。磁共振无线充电是应用谐振器件,例如电感以及电容等,使发射端以及接收端达到特定频率,进而产生磁场共振并传输能量。优点是传送效率高,方便一对于多同时充电,但缺点是磁共振技术的电路非常繁杂、成本昂扬、频率调校不容易、共振不容易保持,且传输效率很容易受到共振频率的影响。

电波式及电场耦合 寻求位置自由度

至于无线电波式充电技术,这是相对于而言发展较为成熟的技术,主要是由微波发射装置以及微波接收装置组成,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载做出调剂的同时保持稳定的直流电压。

接下来谈到日本村田制作所力推的电场耦合无线充电技术。在CEATEC Japan 2010电子综合性大展中,村田制作所展示的自行车机器人Type ECO,就是搭载此无线充电技术。

所谓的电场耦合无线充电技术,是应用按垂直方向排列而成的2个非对于称偶极子,这组偶极子各由供电部份以及接收部份的活性碳电极以及接地电极组成,通过这2个非对于称偶极子的电场耦合而产生的感应电场来供电。应用这种结构可以实现位置自由度高且传输效率高的电场耦合式无线供电。

另外,值得一提的是,此技术对于于电极形状、材质的限制较少,且电极可以薄型化。这是因为电场的结合部份没有电流经由,因此未必须采取铜、银等优异导体,依据形状使用ITO透明电极或者是网状电极都是可能的。再者,此技术的电场结合部份发热极少。这是因为电场的结合部份是交流电压带电平面状导体,通过电流极其微小,导体自身不会过热。

射频式无线充电 摆脱线圈需求

除上述主要无线充电技术外,近来Dialog以及Energous共组策略火伴瓜葛力推的WattUp射频式无线充电技术,也颇受业界注意。此技术与现行基于线圈的感应或者共振式无线充电的最大不同,在于其采取射频无线电技术,透过接收发射端的无线电波,再将其转换为电源,因此可罢黜线圈设计,再加之天线设计的弹性与体积小优点,能为助听器、IoT传感器这种小型装置提供无线充电功能,而且放置自由度极高,任何角度都能进行充电。

Energous将WattUp技术分为近场(near field)、中场(mid field)、以及远场(far field)这三种版本,其充电距离分别为接触式(5mm)、90公分、450公分。另外,依据距离的远近,可提供不同的功率规格,分别为数瓦、数百mW、以及数十mW等。

此技术先前受到质疑的安全及干扰问题等,在Energous于2016年宣布已通过美国FCC(联邦通讯委员会)核准后,仿佛已必定程度减少外界的疑虑。

除上述知名度较高的无线充电技术外,其实还有许多技术研发正在进行中,这些技术包括Wi-Fi无线充电、超声波无线充电、应用聚焦光线充电,以及应用红外光的充电系统等。无线充电技术百花齐放,各自在成本、扩充性、功率、效率、尺寸、距离等方面皆有强弱表现,可以预感未来市场应是多种无线充电技术共存的局面。

文章来源:digitimes

 

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