無線充電系統(tǒng)設(shè)計原理與實作

　　無線充電是指具有電池的裝置透過無線感應(yīng)的方式取得電力而進行充電，其方便性可以讓消費者愿意支付額外的費用購買無線充電相關(guān)產(chǎn)品;因為有商機才會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)將無線充電這個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)相當新穎且各廠商有自己對技術(shù)的表述，所以 無線充電、感應(yīng)式電力、非接觸充電、無接點充電都是泛指相同的技術(shù)，距離1mm到數(shù)公尺都是一樣是無線，供電端與受電端交互作用就稱感應(yīng)，所以無線充電是廣義的名詞沒有一定的規(guī)格。

　　原理簡單·實作困難

　　無線充電的方法在實驗階段有開發(fā)出很多方法，但目前唯一有機會量產(chǎn)商品化為線圈感應(yīng)式。線圈感應(yīng)式的原理很簡單，是百年前就被發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，但過去長久以來這樣的線圈感應(yīng)只運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，這是因為在市電60Hz下，電磁波傳遞會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從3mm起算，早期電動牙刷產(chǎn)品開發(fā)時就發(fā)現(xiàn)當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;在電磁波中有一個特性，就是頻率越高的電磁波可以傳送比較長的距離后能量衰減較低。

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　　后來RFID應(yīng)用開始發(fā)展，主要就規(guī)劃的三個頻段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線電力系統(tǒng)在設(shè)計之初頻率采用的參考點。早在10年前電動牙刷的無線充電就已經(jīng)上市，當時的傳送功率小、充電時間長，在現(xiàn)在的智能手持裝置的耗電狀況來看，當時的充電能量不敷使用所以10年來還無法實用化。但這幾年來發(fā)展出新的技術(shù)可用較高的“共振”接收效率運作方式，由于這個技術(shù)較新所以各界的說法很多，但都是有一個很重要的特性，就是接收線圈上都會有配置電容來構(gòu)成一個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。共振的原理非常簡單，就跟鋼琴調(diào)音師一樣放不同水量的玻璃杯，在精準的調(diào)音下可以將某個玻璃杯透過共振將其振碎;但其它的文章都沒有提到，若是沒有經(jīng)過專業(yè)鋼琴調(diào)音師訓練的一般人，可能永遠也調(diào)不出可以讓玻璃杯振碎的頻率!這就是原理簡單、實作困難。

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