無線充電在手機已經有普及的趨勢,三星和蘋果已經形成標配了,在穿戴領域也有很多產品,未來在家里、辦公室、公共場所、出行工具、交通都會有無線充電的普及,未來還會有電動汽車的普及。
無線充電的結構類似于變壓器,由發射端和接收端構成,發射端和接收端都是由線圈和磁性材料構成,磁性材料有不同的選擇,有鐵氧體、非晶、納米晶等。
二、軟磁屏蔽材料在無線充電中的作用
隔磁屏蔽:為磁通量提供一條低阻抗通路,降低向外散發的磁力線,減少對周圍金屬物體的影響,防止產生渦流和信號干擾。
導磁降阻:提高耦合系數,提升磁電轉換效率,使用更少的匝數來實現更高電感的線圈,降低線圈電阻,減少發熱帶來的效率降低(匝數越多,電阻越高)。
三、常用軟磁屏蔽材料類型:
四、納米晶導磁片充電效率比較:
模擬真實場景,在同等條件下進行對比測試,采用不同厚度的納米晶導磁片和不同磁導率、不同厚度的鐵氧體做了充電效率比較。隨著厚度的增加,充電效率在不斷提升,但納米晶不是越厚越好,到0.1mm時基本飽和,因此,在設計無線充電模塊時,納米晶導磁片不需要做的太厚,會增加材料成本。鐵氧體的規律與納米晶類似,磁導率越高,充電效率越高,厚度越厚,充電效率也越高,但在同等充電效率下,納米晶磁片的厚度僅為鐵氧體的一半。
五、智能手機無線充電發展歷程
2012年諾基亞推出無線充電手機Lumia 920,所用的磁性材料是硬質鐵氧體。2013年一款銷往海外的手機HiKe 868設計了無線充電和NFC的集成,配備的磁性材料是WPC-鐵氧體(剛性) 、NFC-鐵氧體(柔性)。2015年手機無線充電發生了里程碑式的變化,三星推出首款無線充電旗艦手機Galaxy S6,不僅兼容兩種無線充電的標準,WPC和PMA,還配置了兩種支付標準NFC和MST,匹配用的軟磁屏蔽材料除了鐵氧體外,首次使用了非晶導磁片,使得手機不僅做的輕薄精美,還大幅提升了無線充電效率。到2016年三星又做了改進,把磁性材料全部換成了更加先進的納米晶導磁片,引領無線充電技術的變革,始終處于領先地位。從這幾年的發展歷程看,在功能上從單純的無線充電加上了NFC和MST近場通訊的功能。磁性材料則從鐵氧體逐漸過渡到納米晶。
六、應用案例
納米晶在無線充電的應用是從S7開始,一種材料實現所有功能,取代了非晶和鐵氧體的組合。一般認為,用于NFC的軟磁材料,鐵氧體是最佳的,而認為納米晶不適合,因為在高頻,納米晶的損耗遠大于鐵氧體,但是三星恰恰做了突破,S7的成功應用證明了納米晶是可以用于NFC的,隨后的S8/N8/A7/J5/J7等眾多型號產品,將納米晶的應用從WPC擴展到NFC和MST。
我們在發射端也做了一些嘗試,用納米晶導磁片做了幾款無線充電器產品,有多工位、多功能等特色產品,性能沒有任何問題,現在唯一的問題就是導磁片的成本比鐵氧體高。
七、手機無線充電發展趨勢:
功能:WPC→WPC+NFC→WPC/Airfule+NFC
無線充電——無線充電+——隨意充
功率:5W→7.5W→10W→15W
慢充——普充——快充——閃充
八、導磁片發展趨勢:
接收端:吸波材料→鐵氧體→非晶+鐵氧體→納米晶
納米晶導磁片:
薄——超薄: 0.14→0.12→0.11 →0.10
高磁導、低損耗——高Q
九、應用與普及:
小功率:手機、智能穿戴等 ?
中功率:電腦、廚房家電等 ?
大功率:電動汽車、道路等基礎設施
未來,將是無線的世界,改變生活,改變世界。
目前無線充電市場出貨量呈幾何級爆發增長,而不久的將來,眾多旗艦手機將無線充電作為標配功能,接收端的市場也會井噴。
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原文標題:納米晶軟磁合金在無線充電中的應用
文章出處:【微信號:gh_e972c3f5bf0d,微信公眾號:艾邦加工展】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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