強(qiáng)化線圈耦合效率　無(wú)線充電設(shè)備效能倍增

隨著無(wú)線充電應(yīng)用日益普及，消費(fèi)者對(duì)無(wú)線充電產(chǎn)品的充電效率要求也愈來(lái)愈高，因此設(shè)計(jì)人員須采用可靠且高效能的無(wú)線充電晶片，并改良線圈設(shè)計(jì)，提高線圈耦合效率，才能進(jìn)一步加快充電速度，同時(shí)兼顧產(chǎn)品安全。
　　無(wú)線充電技術(shù)并非新應(yīng)用，早在2008年以前就已經(jīng)有大量的產(chǎn)品使用類(lèi)似的功能，例如電動(dòng)牙刷、刮胡刀、滑鼠與PHS手機(jī)等應(yīng)用。不過(guò)，由于充電效能及安全 性等問(wèn)題，當(dāng)時(shí)一直無(wú)法有效推廣。時(shí)至今日，在電力電子控制晶片改良及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟帶領(lǐng)下，無(wú)線充電系統(tǒng)無(wú)論是高功率、高頻帶與異物偵測(cè)等問(wèn)題，皆已獲得更好 的效能、安全性及通用性。
　　眼下無(wú)線充電應(yīng)用的瓶頸，主要落在發(fā)送器（Tx）與接收器（Rx）間的損失，而線圈間的適配性及磁性材料特性的提升，更扮演著舉足輕重的角色。本文將羅列影響線圈傳遞損失的因子及其控制方式，希望有助于工程師在設(shè)計(jì)時(shí)參考。
　　精算距離與諧振頻率　線圈損耗大幅降低
　　在現(xiàn)有的無(wú)線充電功能模組中（圖1），工程師如果簡(jiǎn)單的切分為T(mén)x、發(fā)射端線圈及Rx與接收端線圈，并將其功率損失定義為Wt、Wc與Wr，則總損失為Wtotal=Wt×Wc×Wr，如此一來(lái)發(fā)射端線圈及接收端線圈之間的傳遞損失則為總損失之乘數(shù)。
　　
　　圖1　無(wú)線充電功能模組
　　在線圈廠內(nèi)部實(shí)驗(yàn)的控制下，當(dāng)所有參數(shù)完全相同時(shí)，線圈距離確實(shí)是效率最重要的因素之一，但是并非愈近愈好。理論上，線圈距離愈遠(yuǎn)，充電的效率愈差，主要是因?yàn)榫嚯x愈遠(yuǎn)，磁通密度會(huì)下降，接收端線圈能感應(yīng)到的磁通亦隨之下降。
　　基于此一理論，我們可推測(cè)線圈距離愈近，效率就愈佳。然而，從線圈廠的實(shí)驗(yàn)中可觀察到，接收端線圈近到某個(gè)距離點(diǎn)后，效率不升反降，這個(gè)現(xiàn)象其實(shí)是歸因于諧 振頻率偏移所造成。因?yàn)榫嚯x的關(guān)系，使得Rx端鐵素體（Ferrite）接近Tx線圈時(shí)，會(huì)引起Tx線圈感值上升的現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象導(dǎo)致諧振頻率偏移，進(jìn)而 造成充電效率會(huì)反轉(zhuǎn)下降，如果將距離及充電效率畫(huà)成曲線，實(shí)務(wù)上的情況會(huì)接近圖2。