助力磁感应无线充电系统,MCU大有作为!
磁心内感应到的电流会阻碍磁心内磁场的改变,因此须尽可能使涡流保持最低,这可透过把金属磁心分离到薄片或叠片(Laminations)上来实现,并透过绝缘漆和氧化物使每一个叠片都与其他隔离。被叠片的磁心大大减少了涡流的形成,并且不影响磁心的性能。
无线充电的优缺点
无线充电优点如下:
.受保护的连接
当电子全部封闭时,不会受到空气中水和氧气的腐蚀。
.对嵌入式医疗设备而言,更加安全
对于嵌入式医疗设备而言,允许通过皮肤而不是让线缆穿过皮肤的方式对设备进行充电/供电,从而减少受感染的风险。
.方便
不必连接电力线缆,设备可安放在充电板或支架上。
.操作简单
比起插入电力线缆,操作更简单(对于残疾人士更加重要)。
.耐用
无须频繁插拔设备,拥有更耐磨损和撕裂的设备插槽和附加线缆。
另一方面,无线充电的缺点则如下所列。
.效率偏低,产生废热
与直接充电相比,磁感应充电的最大缺点就是效率偏低和不断增加的电阻热量。
采用低频或老式驱动技术导致充电速度缓慢并在大多数可携式电子设备中产生废热。
.成本昂贵
感应充电需要设备和充电器都具备驱动电子设备和线圈,增加了制造的复杂性和成本。
.充电缓慢
由于效率低,设备需要的充电时间更长。
.不方便
当行动设备使用线缆连接充电时,您可以随意移动该设备,并且可以在充电过程中使用设备。而采用当前的感应充电(如Qi标准)技术,行动设备必须固定在平板上,因此不能随意移动,充电时也不能轻松使用。
.不相容性
与标准微型通用串行总线(Micro USB)充电连接器不同,无线充电没有一个实际标准,当标准出现时,会给消费者、组织或制造商带来大量冗余设备(Redundant Equipment)。
事实上,开发商可透过采用超薄线圈、更高的频率和经过优化的驱动电子设备等新方法来减少传输损耗。这将使得充电器和接收器变得更高效、更精巧,在最大限度减少改变的同时,促进了与行动设备和电池间的整合。这些技术使得无线充电的时间可以媲美有线充电的方式。
磁感应电力传输标准问世
无线电力传输系统将电能以无线连接的方式从发射器传输到接收器。由于它具备安全、自由、可靠、方便和耐用等优势,使得无线充电变得越来越流行,并且广泛地应用于如牙刷、LED蜡烛、遥控器、医疗设备和行动电话等领域。
无线充电联盟(WPC)为无线充电领域创建了名为「Qi」(唸做Chee)的国际标准,可交互操作的产品都标有Qi的标识。电话、相机、遥控器和所有带有该标识的行动电子设备都可以和带有同样标识的充电站配合使用。
无线充电联盟是一个开放式会员组织,由超过一百家公司会员组成,为电感充电技术的单个互操作通用标准的开发和创新而共同努力。Qi是一款由该联盟开发的用于4cm(1.6英寸)以上距离的感应电力传输的接口标准。
符合Qi标准的无线设备采用振幅键控(ASK)调变,与功率接收器和功率发射器进行通信。ASK是相对简单的调变方案,类似于模拟信号的振幅调变,并且载波频率信号通过二进位数字进行放大;其载波频率和相位保持不变,而振幅则不断变化。资讯位元会通过载波振幅,它被称为二进位振幅键控(2ASK),因为调变信号可采用两种二进位位準,0或1。与载波频率相乘得到的二进位数字的结果类似于载波频率的开启或关闭。这意味着,当载波传输发生时,调变的数字信号为 1,当没有载波时,为0。
功率接收器通过使用反向散射调变与功率发射器进行通信。通信解调电路的功能是检测高频率功率信号中的低频率通信信号。
除此之外,对于无线充电技术开发而言,Qi还将受益于以下各项因素:大众市场的採纳、完整的供应链、完整的技术蓝图、标准化、交互操作性、品牌知名度等。
Qi系统(图2)包含用于可携式设备中的功率传输板和可相容接收器。为了使用该系统,行动设备被安装在功率传输板的顶部,透过电磁感应进行充电。
图2 Qi标准系统示意图
Qi系统在两个平面线圈间采用电感耦合的方式在功率发射器和功率接收器间传输电力。数字控制回路对输出电压进行调节,进行功率接收器与功率发射器的通信,并消耗一定的功率。藉由反向散射调变,功率发射器到功率接收器间可达成单向通信。在反向散射调变中,功率接收器线圈会被载入,改变功率接收器内的电流消耗。这些电流消耗的改变会被监控并解调成两个设备协同工作所需的资讯。
行动设备制造商包括宏达电、华为、乐金电子(LGE)、摩托罗拉(Motorola
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