浅析无线充电原理的现状与应用
2013-11-13 17:32:52 来源:电子变压器与电感网 点击:2244
随着便携式媒体播放器、智能手机和平板电脑等电池供电的消费类电子设备的不断普及,导致家里到处充斥着大量不同的充电器和成捆的电线。以无线方式给设备充电的概念即没有任何直连线的连接已经推出一段时间了,现在正迅速提起人们的兴趣,使之更加灵活和更加有用。不过目前有哪些不同的无线充电原理?
1、无线充电原理利用现状
居于各种无线充电原理下的无线电源技术是一种利用无线电技术传输电力能量的新技术,电能可以无接触地传输给负载。早在20世纪70年代美国就有相当多的人在研究这个问题了,但国内研究的人极少。2008 年12月17 日,由Convenient Power Limited、Fulton Innovation LLC、Logitech SA、国家半导体、奥林巴斯、飞利浦、三洋、桑菲电子和德州仪器等公司成立了全球首个推动无线充电技术标准化的无线电源联盟(Wireless PowerConsortium,简称WPC),之后三星和诺基亚也加入到这个联盟。2009年1月,全球无线电源联盟首次会议在香港科学园召开,并 启动了提高电子产品充电便利性的最新全球计划。2010 年7 月23 日,该联盟制定了Qi 标准,确定了低功率(不超过5W)技术规范,定义了界面规 范、测试程序以及最低性能,2010年8月14日认证了第一批产品。2010年8月31日,WPC 将Qi 标准正式引入中国,并开始了在国内的推广,之后WPC陆续在香港和欧美多个城市,举办了标准发布活动。目前Qi标准已被WPC的126家行业领先成员公司支持并采用,其中有30%是中国公司,包括海尔、华为和桑菲通信等。
2、无线充电原理
2.1、电磁感应
利用电磁感应原理开发的技术类似电力系统中常用的变压器技术。在变压器的原边通入交变电流,副边由于电磁感应原理会产生感应电动势,若副边电路连通,即可出现感应电流,其方向遵从楞次定律,大小可由麦克斯韦电磁理论解出。相对于无线电源而言,变压器的原边相当于电源发射线圈,副边相当于电源接收线圈,这样就可以实现电能从发射线圈到接收线圈的无线传输。这种非接触式无线电力传输方式制造成本较低、结构简单、技术可靠、传输功率可从几瓦到几百瓦。
但是传送距离小于1cm,被充电产品必须置于充电器附近,充电器必须具备对被充电产品进行辨识的能力,否则会向附近任意金属传输能量,导致其发热并产生危险。
2.2、电磁共振
这种无线充电原理其实就是电磁共振耦合原理,需要的发射和接收两个共振系统可分别由感应线圈制成。通过调整发射频率使发射端以某一高频率振动,其产生的不是弥漫于各处的普通电磁波,在两个线圈间形成一种能量通道。接收端的固有频率与发射端频率相同,因而发生了共振。随着每一次共振,接收端感应器中会有更多的电压产生。经 过多次共振,感应器表面就会集聚足够的能量,这样接收端在此非辐射磁场中接收能量,从而完成了磁能到电能的转换,实现了电能的无线传输。这种非接触式无线 电力传输方式传输功率可达几千瓦、传送距离可达3~4 米,但是必须对所需频率进行保护,在几米范围内进行传输需要几MHz 到几百MHz 的频率。
2.3、无线电波
这种无线充电原理是利用微波或激光形式来实现电能的远程传输,系统由电磁波发生器、发射天线、接收天线、高频电磁波整流器、变电设备和有线电网组成。
电磁波发生器是微波源或激光器,把电源传送的电能转变为大功率、高频的电磁波,馈送给发射天线;发射天线将电磁波发送出去;接收天线收集电磁波的能量并输入 高频电磁波整流器,产生的高压直流电经逆变后送入有线电网。这种非接触式无线电力传输方式传送距离可达10m,但是传输功率小(最高100mW)、功效 低,发射器无线电波发送的大量功率以无线电波的方式被浪费掉。
不管是利用何种无线充电原理,无线电源技术都是一种利用无线电传输电力能量的技术,它要求传输效率尽可能高,传输功率尽可能大,这样才能满足对电力的需求。
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