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无线充电器技术方案简介

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无线充电器技术方案简介

无线充电器技术进行功率传输,要求传输效率尽可能高,传输功率尽可能大,以满足用电设备对电力的需求。目前存在四种技术方案:电磁感应技术、电磁共振(谐振)技术、无线电波技术和电容耦合技术。

1.电磁感应技术
无线充电技术应用了电磁波感应原理,及相关的交流感应技术,在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术, 用户只需要将充电设备放在一个“平板”上即可进行充电,这样的充电方式过去曾经出现在手表和剃须刀上,但是当时无法针对大容量锂离子电池进行有效充电。电磁感应技术类似电力系统中常用的变压器技术。在变压器的一次侧通入交变电流,二次侧由于电磁感应原理会产生感应电动势,若二次侧电路连通,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。
相对于无线充电器而言,变压器的一次侧相当于充电器发射线圈,二次侧相当于充电器接收线圈,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。
采用电磁感应技术,其传送距离小于1cm,要求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.电磁共振(谐振)技术

电磁共振产生的只有地磁场大小的磁场,在子线圈中产生共振,能量的传输效率在100厘米内可达到90%从而达到传输能量的目的。电磁共振(谐振)技术基于电磁共振(谐振)耦合原理,充电器发射和充电器接收两个共振(谐振)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3~4m,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。

3.无线电波技术
这是发展较为成熟的技术,类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成,可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器,以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。无线电波技术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,把充电器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到高频电磁波整流器,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)、功率传输效率低,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。

4.电容耦合技术
电容耦合:又称电场耦合或静电耦合,是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。耦合是指信号由第一级向第二级传递的过程,一般不加注明时往往是指交流耦合。
电容耦合的无线电力传输系统方框图如图所示。


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| 发布时间:2019.07.12    来源:无线充电器
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