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感應式與諧振式無線充電：休戰可能是設計師的最佳選擇

2257286 2022-11-28 | pdf | 291.46KB | 次下載 | 免費

資料介紹

隨著移動設備制造商慢慢將這項技術整合到他們的設備中，無線充電正成為一個熱門話題。無線充電的概念很簡單：由振蕩電磁場激勵的線圈在靠近的次級線圈中感應出電流。在最佳條件下，該過程是高效的并有助于傳輸數十瓦的功率。當設計人員意識到他們需要解決兩種看似相互競爭的無線充電方法時，問題就出現了。隨著移動設備制造商慢慢將這項技術整合到他們的設備中，無線充電正成為一個熱門話題。無線充電的概念很簡單：由振蕩電磁場激勵的線圈在靠近的次級線圈中感應出電流。在最佳條件下，該過程是高效的并有助于傳輸數十瓦的功率。當設計人員意識到他們需要解決兩種看似相互競爭的無線充電方法時，問題就出現了。對消費者的好處同樣容易掌握。無線充電的廣泛采用帶來了類似于無處不在的無線連接的便利。智能手機和平板電腦用戶將能夠將手機放在辦公桌、工作臺或咖啡店的桌子上進行快速充電，而無需擔心攜帶電壓適配器或尋找電源插座。對消費者的好處同樣容易掌握。無線充電的廣泛采用帶來了類似于無處不在的無線連接的便利。智能手機和平板電腦用戶將能夠將手機放在辦公桌、工作臺或咖啡店的桌子上進行快速充電，而無需擔心攜帶電壓適配器或尋找電源插座。然而，從設計師的角度來看，無線充電是比較模糊的。有兩種替代技術和兩個（以前是三個）對立的標準機構。這些對立的標準機構各自都接受這兩種技術。競爭標準的優點有待其他人討論（幾家主要的消費電子產品制造商通過加入這兩個聯盟來對沖他們的賭注），此外，基于以前的標準沖突，整合是可能的結果。然而，替代技術非常值得深入分析。事實證明，它們是互補的而不是競爭的，因此，設計人員需要熟悉兩者以確保他們為自己的應用做出最佳選擇。本文旨在灌輸這種熟悉感。然而，從設計師的角度來看，無線充電是比較模糊的。有兩種替代技術和兩個（以前是三個）對立的標準機構。這些對立的標準機構各自都接受這兩種技術。競爭標準的優點有待其他人討論（幾家主要的消費電子產品制造商通過加入這兩個聯盟來對沖他們的賭注），此外，基于以前的標準沖突，整合是可能的結果。然而，替代技術非常值得深入分析。事實證明，它們是互補的而不是競爭的，因此，設計人員需要熟悉兩者以確保他們為自己的應用做出最佳選擇。本文旨在灌輸這種熟悉感。需要效率？選擇電感需要效率？選擇電感著名的塞爾維亞裔美國工程師尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 在無線電力傳輸方面的開創性工作中，制定了今天適用的基本原則。特斯拉確定線環中的交流電會產生交變磁場，而交變磁場又會在附近的次級線圈中感應出交流電。通過將負載連接到次級線圈，可以使感應的交流電流做有用的工作（例如，為電池充電）。著名的塞爾維亞裔美國工程師尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 在無線電力傳輸方面的開創性工作中，制定了今天適用的基本原則。特斯拉確定線環中的交流電會產生交變磁場，而交變磁場又會在附近的次級線圈中感應出交流電。通過將負載連接到次級線圈，可以使感應的交流電流做有用的工作（例如，為電池充電）。初級線圈產生的磁場向所有方向輻射（大致相等），因此磁通量隨距離迅速下降（遵循平方反比定律）。因此，次級線圈必須盡可能靠近初級線圈放置，以攔截最多的磁通量。此外，次級線圈捕獲的能量與其呈現給磁場的橫截面成正比。最佳橫截面由與初級線圈尺寸相同、平行對齊且垂直間隔僅為幾十毫米的次級線圈提供。各個線圈的間隔、排列和尺寸決定了對能量傳輸效率有重大影響的“耦合系數”。完美耦合，由此捕獲初級線圈產生的所有磁通量，初級線圈產生的磁場向所有方向輻射（大致相等），因此磁通量隨距離迅速下降（遵循平方反比定律）。因此，次級線圈必須盡可能靠近初級線圈放置，以攔截最多的磁通量。此外，次級線圈捕獲的能量與其呈現給磁場的橫截面成正比。最佳橫截面由與初級線圈尺寸相同、平行對齊且垂直間隔僅為幾十毫米的次級線圈提供。各個線圈的間隔、排列和尺寸決定了對能量傳輸效率有重大影響的“耦合系數”。