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无线充电正蓄势待发,原理你知道吗?

2016-03-01 00:00:00 来源:安防知识网

[摘要] 苹果春季发布会预热消息:新一代的iPhone7放大招或将搭载无线充电,果粉们再也不用担心出门没带数据线了。听起来牛逼轰轰的无线充电技术,你知道是什么吗?快来一起解下吧!

iPhone7 无线充电

iPhone 无线充电效果图

      无线充电原理

        从基本原理上来分,无线充电分为电场耦合与磁场耦合两类,分别对应的能量传输器件为电容和电感。

  (1)电场耦合:

  电场耦合方式以日本村田制作所为代表。这类无线充电技术,发射器与接收器分别安装两个(或两组)独立的电容极板,当发射器与接收器靠近时,两组电容极板形成了两个电容。电容中通以高频、高压交变电流,便可实现电能从发射侧到接收侧的传输。

  充电器或“发送器”和便携式设备或“接收器”用来有效地在组成电容的合适尺寸金属表面间实现纵向的准静电耦合。其中驱动电极或主动电极要比另外一个电极小,上面施加的电压较高,另外一个电极则是被动电极,尺寸较长,上面的电压较低。当然正常情况下,电容传输的能量是很小的,这与电极面积小有很大的关系。因此,为了满足给消费设备充电所需的功率水平(例如从5W至25W),需要增加电极尺寸和耦合的电压值,具体取决于实际的配置。

  为了实现耦合电极之间的无线收发、同时尽量减小对外的辐射量,需要进行正确地设计。因此需要进一步理解和确定正确的电极尺寸、它们的设计、工作电压、功率值、最佳工作频率和总的尺寸约束条件。一般情况下,理想的频率范围在200kHz至1MHz之间,有效耦合区的电压值在800V至1.52kV之间。

  (2)磁场耦合:

  目前受到广泛关注的手机无线充电、电动汽车无线充电技术更多的采用磁场耦合原理设计,其能量传输媒介为电感。在发射器与接收器上分别安装一个平面线圈电感。发射侧电感线圈用于产生激励磁场,根据电磁感应定律,当接收侧线圈处在这个磁场中时,在接收侧将产生电压。

  磁场耦合原理的无线充电技术,更接近于常规的谐振式开关电源。

  优点

  1、利用无线磁电感应充电的设备可做到隐形,设备磨损率低,应用范围广,公共充电区域面积相对的减小,但减小的占地面积份额不会太大。

  2、技术含量高,操作方便,可实施相对来说的远距离无线电能的转换,但大功率无线充电的传输距离只限制在5米以内,不会太远。

  3、操作方便。

  缺点

  1、虽然设备技术含量高,但设备的经济成本投入较高,维修费用大。

  2、因实现远距离大功率无线磁电转换,所以设备的耗能较高。随着无线充电设备的距离和功率的增大,无用功的耗损也就会越大。

  3、无线充电技术设备本身实现的是二次能源转换,也就是将网电降压(或直接)变为直流电后在进行一次较高频率的开关控制交流变换输出。由于大功率的交直交电流转换是进行电能的二次性无线传输原因,所以电磁的空间磁损率太大。

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[责任编辑:苏雪冰]

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