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專用 IC 緩解無線電源控制挑戰(zhàn)

2075923 2022-11-28 | pdf | 234.6KB | 次下載 | 免費

資料介紹

無線充電（也稱為感應充電或無線電力）自從尼古拉特斯拉聲稱他已經發(fā)現(xiàn)了基本原理并且只需要一個有進取心的人就可以將這項技術商業(yè)化以來，就已經證明了它的前景。那是在 1921 年。從那時起，系統(tǒng)來來去去，但該行業(yè)并未真正著火。無線充電（也稱為感應充電或無線電力）自從尼古拉特斯拉聲稱他已經發(fā)現(xiàn)了基本原理并且只需要一個有進取心的人就可以將這項技術商業(yè)化以來，就已經證明了它的前景。那是在 1921 年。從那時起，系統(tǒng)來來去去，但該行業(yè)并未真正著火。技術障礙、競爭標準和消費者不感興趣一直是進展緩慢的罪魁禍首，但事情開始發(fā)生變化，分析師們對此感到興奮。例如，咨詢公司 IHS 預測無線充電市場將從 2013 年的 2.16 億美元增長到 2018 年的 85 億美元。這種樂觀的原因之一是最近宣布兩個以前相互競爭的標準機構正在聯(lián)手共同推廣該技術. 二是感應式和諧振式無線充電都在很大程度上克服了無線充電的技術挑戰(zhàn)，并且都得到了廣泛的半導體供應商的支持。技術障礙、競爭標準和消費者不感興趣一直是進展緩慢的罪魁禍首，但事情開始發(fā)生變化，分析師們對此感到興奮。例如，咨詢公司 IHS 預測無線充電市場將從 2013 年的 2.16 億美元增長到 2018 年的 85 億美元。這種樂觀的原因之一是最近宣布兩個以前相互競爭的標準機構正在聯(lián)手共同推廣該技術. 二是感應式和諧振式無線充電都在很大程度上克服了無線充電的技術挑戰(zhàn)，并且都得到了廣泛的半導體供應商的支持。廣泛部署的無線充電有可能增加消費者對電池補充的便利性，就像 Wi-Fi 對連接所做的一樣。本文介紹了芯片制造商如何通過引入集成發(fā)射器和接收器設備，使設計人員更容易進入這個利潤豐厚的領域，工程師可以以此為基礎進行電路設計。廣泛部署的無線充電有可能增加消費者對電池補充的便利性，就像 Wi-Fi 對連接所做的一樣。本文介紹了芯片制造商如何通過引入集成發(fā)射器和接收器設備，使設計人員更容易進入這個利潤豐厚的領域，工程師可以以此為基礎進行電路設計。無線充電的基本原理無線充電的基本原理從根本上說，無線充電是使用感應將能量從發(fā)射器線圈傳輸到接收器線圈。發(fā)射器線圈產生振蕩磁場，在接收器線圈中感應出交流電壓，然后整流和調節(jié)以對電池充電。從根本上說，無線充電是使用感應將能量從發(fā)射器線圈傳輸到接收器線圈。發(fā)射器線圈產生振蕩磁場，在接收器線圈中感應出交流電壓，然后整流和調節(jié)以對電池充電。功率傳輸的效率取決于電感器之間的耦合 (k) 及其質量 (Q)。耦合由電感器之間的距離 (z) 和線圈直徑的比率決定。耦合進一步由線圈的形狀和它們之間的角度決定。功率傳輸的效率取決于電感器之間的耦合 (k) 及其質量 (Q)。耦合由電感器之間的距離 (z) 和線圈直徑的比率決定。耦合進一步由線圈的形狀和它們之間的角度決定。緊耦合系統(tǒng)——兩個大小相似的線圈靠得很近，對齊和平行——效率更高，可以限制麻煩的電磁干擾 (EMI)（圖 1）。更高的效率可以限制不需要的熱量。松散耦合系統(tǒng)可用于難以限制線圈之間的間隙和/或匹配線圈尺寸的情況，但要在較低的效率和較高的 EMI 輻射之間進行權衡。耦合度由“耦合因子”決定，是衡量發(fā)射線圈產生的磁通量有多少被接收線圈捕獲的量度。完美耦合（捕獲所有通量）的耦合系數為 1。實際系統(tǒng)的耦合系數通常為 0.3 至 0.6。緊耦合系統(tǒng)——兩個大小相似的線圈靠得很近，對齊和平行——效率更高，可以限制麻煩的電磁干擾 (EMI)（圖 1）。更高的效率可以限制不需要的熱量。松散耦合系統(tǒng)可用于難以限制線圈之間的間隙和/或匹配線圈尺寸的情況，但要在較低的效率和較高的 EMI 輻射之間進行權衡。耦合度由“耦合因子”決定，是衡量發(fā)射線圈產生的磁通量有多少被接收線圈捕獲的量度。完美耦合（捕獲所有通量）的耦合系數為 1。實際系統(tǒng)的耦合系數通常為 0.3 至 0.6。圖 1：緊密耦合的無線充電器使用對齊良好、尺寸相似且非常接近的線圈，效率更高，同時產生的 EMI 問題更少。（圖片由無線電力聯(lián)盟提供）圖 1：緊密耦合的無線充電器使用對齊良好、尺寸相似且非常接近的線圈，效率更高，同時產生的 EMI 問題更少。（圖片由無線電力聯(lián)盟提供）諧振耦合，即發(fā)射器和接收器線圈在諧振頻率下運行，通?？梢蕴岣呦到y(tǒng)效率。直覺上，緊密耦合的線圈都在其諧振頻率下運行應該產生最有效的系統(tǒng)。然而，情況并非如此，因為存在每個線圈可以維持諧振操作的最小距離。這個最小距離取決于線圈的尺寸和工作頻率，但大于緊耦合系統(tǒng)的典型線圈間距。物理原理很復雜，但本質上，如果兩個諧振線圈靠得太近，它們的磁場就會“崩潰”，電力傳輸就會停止。諧振耦合，即發(fā)射器和接收器線圈在諧振頻率下運行，通?？梢蕴岣呦到y(tǒng)效率。直覺上，緊密耦合的線圈都在其諧振頻率下運行應該產生最有效的系統(tǒng)。