無(wú)線充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)作
無(wú)線充電是指具有電池的裝置透過(guò)無(wú)線感應(yīng)的方式取得電力而進(jìn)行充電,其方便性可以讓消費(fèi)者愿意支付額外的費(fèi)用購(gòu)買無(wú)線充電相關(guān)產(chǎn)品;因?yàn)橛猩虣C(jī)才會(huì)有廠商愿意投入相關(guān)產(chǎn)品開發(fā),目前可以知道非常多知名品牌廠商已經(jīng)將無(wú)線充電這個(gè)功能列入新一代的產(chǎn)品的規(guī)格之一。由于這產(chǎn)技術(shù)相當(dāng)新穎且各廠商有自己對(duì)技術(shù)的表述,所以 無(wú)線充電、感應(yīng)式電力、非接觸充電、無(wú)接點(diǎn)充電都是泛指相同的技術(shù),距離1mm到數(shù)公尺都是一樣是無(wú)線,供電端與受電端交互作用就稱感應(yīng),所以無(wú)線充電是廣義的名詞沒(méi)有一定的規(guī)格。
原理簡(jiǎn)單·實(shí)作困難
無(wú)線充電的方法在實(shí)驗(yàn)階段有開發(fā)出很多方法,但目前唯一有機(jī)會(huì)量產(chǎn)商品化為線圈感應(yīng)式。線圈感應(yīng)式的原理很簡(jiǎn)單,是百年前就被發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象,但過(guò)去長(zhǎng)久以來(lái)這樣的線圈感應(yīng)只運(yùn)用在繞線式的變壓器中。早期就有人發(fā)現(xiàn)將繞線式的變壓器的將“E”型鐵心繞線后對(duì)向緊貼后接上市電就可以感應(yīng)傳電,但距離略為分開后感應(yīng)效果就消失,這是因?yàn)樵谑须?0Hz下,電磁波傳遞會(huì)隨著距離增加能量快速衰退。
在現(xiàn)今的應(yīng)用中,由于裝置本身需要有外殼包裝,發(fā)射端加上接收端的外殼厚度至少?gòu)?mm起算,早期電動(dòng)牙刷產(chǎn)品開發(fā)時(shí)就發(fā)現(xiàn)當(dāng)距離拉開后需要將線圈上的操作頻率提高才能讓電力能傳送的更遠(yuǎn);在電磁波中有一個(gè)特性,就是頻率越高的電磁波可以傳送比較長(zhǎng)的距離后能量衰減較低。
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后來(lái)RFID應(yīng)用開始發(fā)展,主要就規(guī)劃的三個(gè)頻段LF低頻(125~135KHz)、HF高頻(13.56MHz)、UHF超高頻(860~960MHz)可以使用,而這些頻段也造就了目前無(wú)線電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初頻率采用的參考點(diǎn)。早在10年前電動(dòng)牙刷的無(wú)線充電就已經(jīng)上市,當(dāng)時(shí)的傳送功率小、充電時(shí)間長(zhǎng),在現(xiàn)在的智能手持裝置的耗電狀況來(lái)看,當(dāng)時(shí)的充電能量不敷使用所以10年來(lái)還無(wú)法實(shí)用化。但這幾年來(lái)發(fā)展出新的技術(shù)可用較高的“共振”接收效率運(yùn)作方式,由于這個(gè)技術(shù)較新所以各界的說(shuō)法很多,但都是有一個(gè)很重要的特性,就是接收線圈上都會(huì)有配置電容來(lái)構(gòu)成一個(gè)具有頻率特性的接收天線,在特定的頻率下可以得到較大的功率移轉(zhuǎn)。這部份就跟早期的電磁感應(yīng)不同,當(dāng)距離拉開后依然就可以得到良好的電力傳送效果。共振的原理非常簡(jiǎn)單,就跟鋼琴調(diào)音師一樣放不同水量的玻璃杯,在精準(zhǔn)的調(diào)音下可以將某個(gè)玻璃杯透過(guò)共振將其振碎;但其它的文章都沒(méi)有提到,若是沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)鋼琴調(diào)音師訓(xùn)練的一般人,可能永遠(yuǎn)也調(diào)不出可以讓玻璃杯振碎的頻率!這就是原理簡(jiǎn)單、實(shí)作困難。
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