Eggtronic 宣布推出 E 2 WATT，這是一種新的專利交流無線電力混合技術(shù)，旨在提高家用電器甚至汽車無線充電應(yīng)用的功率和效率。Eggtronic 首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人 Igor Spinella 在接受《電力電子報》采訪時指出，該技術(shù)由 GaN 半橋和 dsPIC33 微控制器支持，并融合了傳統(tǒng)電源適配器和 Qi 無線發(fā)射器，確保提高效率以克服齊標(biāo)準(zhǔn)的難點(diǎn)。??

傳統(tǒng) Qi 無線電源受距離（通常為 5 毫米）和最大功率（通常高達(dá) 30 W）的限制。Qi 標(biāo)準(zhǔn)要考慮的另一個方面是過熱：在快速充電一段時間后，熱保護(hù)被激活，從而停止充電?！拔覀兊慕鉀Q方案以正確的方式引導(dǎo)磁場，不僅避免了 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的過熱問題，而且還提供了與未經(jīng) Qi 認(rèn)證的新 Apple 12 的兼容性，從而不僅為汽車、也適用于消費(fèi)者應(yīng)用，”Igor Spinella 說。

Spinella 指出，帶有 AC 輸入的新混合技術(shù)不需要 AC/DC 適配器，可在高達(dá) 300 W 的功率和 40 毫米的距離下實現(xiàn)高達(dá) 95% 的效率，同時由于 GaN 技術(shù)的支持而減小了整體尺寸。“功率可以按比例放大，再現(xiàn)電動汽車充電等大規(guī)模應(yīng)用的適用性。在 10 毫米的距離內(nèi)實現(xiàn)了 95%，這是我們使用 Qi 標(biāo)準(zhǔn)所能實現(xiàn)的兩倍，而 Qi 標(biāo)準(zhǔn)在 5 毫米處的效率通常不超過 70%，代表了電感標(biāo)準(zhǔn)的真正突破，”Spinella 說。

齊標(biāo)準(zhǔn)

用于無線電力傳輸?shù)?Qi 系統(tǒng)由兩個基本模塊組成，即基站和移動設(shè)備，如圖 1 所示?；景ㄒ粋€或多個能夠提供無線電力傳輸?shù)墓β拾l(fā)射器，原則上由電源轉(zhuǎn)換單元和控制和通信單元。各個子系統(tǒng)具有模擬功能，負(fù)責(zé)驅(qū)動一個稱為初級線圈的線圈；和數(shù)字功能，負(fù)責(zé)控制電力傳輸過程并與系統(tǒng)的其他部分進(jìn)行通信。?

圖 1：典型的無線充電系統(tǒng)使用發(fā)射器中的初級線圈和接收器中的次級線圈之間的磁耦合來傳輸電力和交換數(shù)據(jù)（來源：意法半導(dǎo)體）

移動設(shè)備包括單個功率接收器，該功率接收器又由功率收集單元和控制和通信單元組成。在與變送器相同的級別上，我們有一個模擬性質(zhì)的子系統(tǒng)和另一個用于過程優(yōu)化的數(shù)字子系統(tǒng)。從基站到移動設(shè)備的實際功率傳輸顯然是通過兩個初級和次級線圈之間的電感耦合實現(xiàn)的：一旦靠近，這些線圈就會在空氣中產(chǎn)生一個諧振變壓器，諧振頻率約為 100 kHz . 這種電力傳輸還由系統(tǒng)邏輯持續(xù)監(jiān)控和控制，以根據(jù)設(shè)備自身的當(dāng)前狀態(tài)（例如，電池充電過程的完成）施加不同的電力需求。

該技術(shù)目前支持高達(dá) 30 W 的無線電力傳輸，工作頻率為 100-200 kHz，距離最遠(yuǎn)為 5 mm。

E 2 WATT技術(shù)

Eggtronic 成立于 2012 年，擁有約 200 項專利，專注于能量轉(zhuǎn)換和無線電能。多年來，它已經(jīng)能夠通過電感和電容解決方案將其專業(yè)知識用于各種消費(fèi)類解決方案：Eggtronic 已經(jīng)從風(fēng)險投資公司籌集了超過 2000 萬美元，并且?guī)字芮皻W洲投資銀行 (EIB) 成為新聞?wù)诳紤]向 Eggtronic 提供 1500 萬美元的貸款?！霸赒i標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我們已經(jīng)服務(wù)于很多汽車企業(yè)。最近，我們決定提高解決方案的集成度，以推出能夠提高性能和功能的專有標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們開發(fā)了自己的 ASIC，完全由我們設(shè)計并由臺積電制造，”Spinella 說。

E 2 WATT 是 Eggtronic 的最新無線技術(shù)（圖 2）；它直接由交流電源供電，無需外部電源。它是一種混合無線交流電源解決方案，既是電源又是無線充電器?！拔覀兊哪繕?biāo)是獲得一種比同等有線電源裝置更好的產(chǎn)品。從排放和安全的角度來看，它被認(rèn)證為電源，當(dāng)然它是一種無線電力傳輸技術(shù)，”Spinella 說。

? 2WATT 專注于 Navitas 的 GaN 技術(shù)，從而突出了硅要達(dá)到一定水平的困難。硅的問題在于開關(guān)頻率：你被限制在 100 kHz 左右，如果你試圖更努力地驅(qū)動它，你會得到熱量、復(fù)雜性和無法管理的成本。然后還有低頻磁場的問題，它不夠快，當(dāng)你試圖以這種速度駕駛時，它們會變得太慢。許多人使用會引入大量開關(guān)損耗的“硬開關(guān)”拓?fù)?，?dāng)您增加頻率時，由于寄生電感增加，效率會下降。此外，舊拓?fù)浜蛡鹘y(tǒng)控制 IC 的運(yùn)行速度不夠快。所以，第一步是解決開關(guān)問題——通過GaN技術(shù)。Navitas 的 GaNFast 解決方案包括一個 GaN 開關(guān)——一種場效應(yīng)晶體管 (FET)——以及與 GaN 功率器件集成在同一芯片上的單片集成模擬驅(qū)動電路和數(shù)字邏輯電路。GaNFast 電源 IC 的額定頻率為 2 MHz。高速運(yùn)行顯著降低了快速充電系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換的尺寸和成本。

除了 GaN 技術(shù)，Microchip Technology 的 dsPIC33 微控制器帶有 u 核 DSP、高速 ADC 和高分辨率 PWM，使 E 2 WATT 系統(tǒng)的數(shù)字架構(gòu)能夠提供傳輸?shù)姆答伩刂?，同時優(yōu)化充電距離。Spinella 指出，由于其專有的接收器技術(shù)，該平臺能夠顯著降低接收器溫度。?

圖 2：E 2 WATT 效率（來源：Eggtronic）

圖 3：E 2 WATT 技術(shù)框圖（來源：Eggtronic）

“圖 3 顯示了 E 2瓦。在發(fā)射器中，邏輯功能是將來自電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為另一種交流頻率以激活線圈。底座則是 Navitas 的半橋電路，用于刺激 LC 槽，這與 Qi 標(biāo)準(zhǔn)相同。專有架構(gòu)允許直接高輸入電壓，無需串聯(lián) AC/DC 轉(zhuǎn)換器，并在不使用諧振 LC 槽的情況下實現(xiàn)零電壓開關(guān) (ZVS)，確保在各種負(fù)載條件下實現(xiàn) ZVS ，允許從輕載到滿載的連續(xù)控制，而無需使用突發(fā)模式，”Spinella 說。ZVS 可顯著降低關(guān)斷時的電容性開關(guān)損耗并降低導(dǎo)通時的開關(guān)損耗。它消除了電容導(dǎo)通損耗。適用于高頻操作。

在次級側(cè)，Spinella 強(qiáng)調(diào)接收器既可以作為整流器，也可以作為非耗散調(diào)節(jié)器；這是通過控制輸送到負(fù)載的有功功率與反射到初級側(cè)的無功功率之間的比率來實現(xiàn)的?！盁o線系統(tǒng)（發(fā)射器和接收器）中的無功功率被最小化，這要?dú)w功于第二個控制回路，確保系統(tǒng)中的無功能量最小，”Spinella 說。

無可否認(rèn)，無線充電比有線充電更快、更容易、更方便。但是，不僅要考慮效率，還要考慮熱性能，大多數(shù)開發(fā)人員將其視為次要設(shè)計考慮因素，以便將他們的產(chǎn)品更快地推向市場。電動汽車是大型能源存儲，能夠以更少的充電頻率提供更多電力是支持電動汽車出現(xiàn)的短期目標(biāo)。電池尺寸越大，電流和產(chǎn)生熱量的速率就越高。將技術(shù)集成到電動汽車中，并在城市周圍和車主家中戰(zhàn)略性地安裝充電平臺，可以在一定程度上消除連接車輛充電的需要。

審核編輯 黃昊宇