电子发烧友网 > 电源/新能源 > 电源设计应用 > 正文

无线供电新方式:直流共振供电详解

2013年03月26日 10:39 次阅读

  日本村田制作所的细谷开发出了采用开关技术的共振方式无线供电系统。该方式的特点是系统整体的电力效率高,这为无线供电系统提高线圈等共振元件之间的传输效率带来了巨大的影响。下面请系统的开发者来介绍一下直流共振方式的原理。

  我们开发出了被称为“直流共振方式”的无线供电技术(WPT:Wireless Power Transfer)(图1)。与以往采用磁共振方式的WPT系统相比,其特点是系统构造更加简单,包括电源在内的系统整体电力效率高。而且,即使传输距离发生变化,或者电力传输对象变为多个等负载发生较大变化时,电力传输效率也不会大幅降低,这也是特点之一。

  图1:直流电源和供电线圈形成“共振场”

  此次开发的“直流共振方式”的无线供电系统演示。从直流电源——太阳能电池,利用具备开关电路的供电模块将直流电压转换成矩形波,通过供电线圈生成了电磁场的近场“共振场”。

  与原WPT的各种方式相比,直流共振方式有望实现以下特性(图2)。首先,与磁共振方式相比,可提高系统的整体电力效率,而且系统构造变得非常简单;其次,与电磁感应方式相比,供受电器件的位置自由度高,供受电器件的重量也变得更轻。与电场耦合方式相比,延长传输距离时较占优势。与无线电波方式相比,传输电力更大 1~4)。

  图2:直流共振方式结构简单,可实现高电力效率

  本图为WPT系统所需的要求事项(a),以及WPT实现方式的几项课题和直流共振方式的优点(b)。

  共振器的驱动方法不同

  下面来详细介绍一下直流共振方式与原来的磁共振方式的主要不同之处,共有以下几点。

  (1)直流共振方式由直流电源和LC共振器直接形成电磁场的近场——“共振场”。(2)作为(1)的结果,系统构造变得简单,可实现小型轻量化。(3)作为(1)的结果,将电源电力转换为共振场的转换效率较高。

  (1)采用直流电源是因为我们能利用的电能大部分都是直流电源,因此可用性较高。即使是家中的插座供给的50Hz和60Hz等AC100V商用交流电源,也大多是通过AC适配器或者家电产品内的AC-DC转换器进行整流滤波后变为直流电源使用的。干电池和充电电池就不用说了,也都是直流电源。

  而且,如(2)所述,利用直流电流可以大幅简化系统的电路构成。目前常用的磁共振方式WPT系统的供电装置由商用交流电源、用于绝缘的电源装置、输出高频电流的振荡放大装置、整合装置以及供电装置构成(图3)。受电装置由受电器件、整流平滑电路以及用于与负载整合的DC-DC转换器等构成。如果负载为充电电池等,还需要充放电电路等。

  图3:损失比较大的现有WPT系统

  本图为典型的WPT系统的构成和电力效率。由于是从电源经由几个功能电路将电力传输至负载,因此系统整体的效率变得非常低。

  如此之多的电力转换装置对于提高电力利用效率来说是致命伤。例如,如果供受电器件的传输效率为80%,五个电力传输装置的电力效率也为80%,则供电系统整体的电力效率根据(0.8)6=0.262来计算约为26%。即使各装置的效率为85%,根据(0.85)6=0.377来计算,整体的电力效率也只有约38%。整个系统的电力效率非常低4)。

  直流共振方式的系统构造非常简单,可在直流电压电源和开关电路上直接连接共振器件(图4)。由此,电力传输损失变得非常小,如(3)所述,与原方式相比,将电源电力转换为共振场能量的转换效率升高。而且,由于从电源电力转换为共振场的转换效率高,还容易用于利用大量共振器件的新无线电力传输(图1)。

  图4:与原方式的不同在于电力传输方式

  直流共振方式WPT(a)与原来的磁共振方式WPT(b)的不同。差别在于电源和共振器的驱动方法。

技术专区

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

基于无线供电的磁悬浮灯的简单介绍

需要说明的是,这次使用的是一种非常简易的方案:在原有的磁悬浮之上叠加了一个无线供电模块,也就是说把两...

发表于 2018-01-17 15:14 1099次阅读
基于无线供电的磁悬浮灯的简单介绍

无线供电新技术:从10m远处为20个终端提供1W...

日本KDDI与美国初创企业Ossia共同开发出了可对分散在室内的多台设备同时供电的无线供电技术“Co...

发表于 2016-01-27 09:33 3864次阅读
无线供电新技术:从10m远处为20个终端提供1W...

详解无线LED照明驱动系统方案设计

LED 光源近十年来发展达到了新月异的程度,很快应用到汽车、建筑物、医疗、景观照明等终端市场,LED...

发表于 2016-01-19 10:26 1605次阅读
详解无线LED照明驱动系统方案设计

ROHM无线供电控制IC“BD57020MWV”...

全球知名半导体制造商ROHM搭载了无线供电控制IC“BD57020MWV”(供电端)的参考设计,于世...

发表于 2015-11-17 17:21 575次阅读
ROHM无线供电控制IC“BD57020MWV”...

2013无线供电高层研讨会即将召开

“2013无线供电高层研讨会”经过各方精心筹备,在电信研究院泰尔实验室,中国电子报等权威机构的支持和...

发表于 2013-11-07 11:01 451次阅读
2013无线供电高层研讨会即将召开

独特创意纯手工打造智能无线供电台灯

许多电子类杂志和论坛上都有关于制作无线供电电路的介绍,这些电路虽各有千秋,但都有一个共同的不足之处,...

发表于 2013-10-12 13:56 23046次阅读
独特创意纯手工打造智能无线供电台灯

迎接“无尾”时代 无线供电高层研讨会即将召开

为了更好的促进无线供电行业的发展,加快标准化进程,推动产业市场合作,由创展科技联合工信部电信研究院泰...

发表于 2013-09-18 14:16 476次阅读
迎接“无尾”时代 无线供电高层研讨会即将召开

无线供电怎么布局?IDT自称和“瑞士”一样中立

对于无线充电的几种标准,IDT企业营销副总裁Graham Robertson表示,IDT并不是过度性...

发表于 2013-03-06 09:33 728次阅读
无线供电怎么布局?IDT自称和“瑞士”一样中立

无线供电的前世今生:无线充电的技术探寻

所谓的无线供电或充电技术,简单地说,就是用电不用线,即电力的传输不是通过电线,而是其它的方式来传导,...

发表于 2013-01-11 16:10 8899次阅读
无线供电的前世今生:无线充电的技术探寻

技术末日!电子鬼才8个元件完成无线供电

2012年12月21日,“世界末日”论尚且闹得沸沸扬扬,有个技术界的电子鬼才在技术世界里创造另一个令...

发表于 2012-12-21 10:06 161477次阅读
技术末日!电子鬼才8个元件完成无线供电

日厂商村田制作所开发出直流无线供电技术

  无线充电在这几年里是一个很热门的话题,但市面上流行的感应式等充电方式具有距离短,转换效率低等劣势...

发表于 2012-12-05 09:11 1295次阅读
日厂商村田制作所开发出直流无线供电技术

瑞萨电子用一根天线实现数据收发和供电

不仅是以太网和USB等有线通信,在无线通信领域,用一个传输介质,即一根天线实现数据通信和无线供电的技...

发表于 2012-11-12 09:27 656次阅读
瑞萨电子用一根天线实现数据收发和供电

高手打造智能无线供电台灯

 笔者所设计的这个无线供电装置,除了传输效率比较高,它还有一个显著的特点:能自动检测有无接收部分工作...

发表于 2012-11-06 10:01 35297次阅读
高手打造智能无线供电台灯

智能无线供电电路

无线供电是一个很吸引人的制作课题,许多电子类杂志和论坛上都有关于制作无线供电电路的介绍,这些电路虽各...

发表于 2012-10-22 15:33 2879次阅读
智能无线供电电路

怎样用一根天线实现无线供电和NFC通信?

瑞萨电子开发出了可与近接无线通信“NFC(Near Field Communication)”采用同...

发表于 2012-09-21 09:08 3117次阅读
怎样用一根天线实现无线供电和NFC通信?

斯坦福大学成功进行体内无线供电

美国斯坦福大学(Stanford University)宣布,该大学电子工程系助理教授潘淑欣(Ada...

发表于 2012-09-12 10:57 1099次阅读
斯坦福大学成功进行体内无线供电

日本突破距离4m无线供电10kW实验成功

  日本电业工作和和沃尔沃科技日本(Volvo Technology Japan)开发出了电动汽车(...

发表于 2012-07-10 09:45 4080次阅读
日本突破距离4m无线供电10kW实验成功

专家观点:无线供电技术关键是频率

  采用无线供电技术为电动汽车(EV)充电的非接触充电技术开发正在推进之中。在开发技术的同时,标准化...

发表于 2012-05-09 16:58 3197次阅读
专家观点:无线供电技术关键是频率

无线供电技术现状:知名大厂迷失了方向?

在日前电子工程专辑的读者见面会上,一家本土公司的技术总监对本刊表示,“国际上的主流的无线充电研究,都...

发表于 2012-05-03 10:07 2725次阅读
无线供电技术现状:知名大厂迷失了方向?

采用微波无线供电系统国外研发成功

因东日本大地震的影响,日本的电子信息通信学会2012年综合大会隔了一年才再次举办。在2010年的上届...

发表于 2012-04-25 09:22 464次阅读
采用微波无线供电系统国外研发成功

无线供电专利综合实力调查:松下居首

自主开发专利分析工具的日本Patent Result公司对日本和美国的无线供电相关专利情况进行了调查...

发表于 2012-04-19 09:07 463次阅读
无线供电专利综合实力调查:松下居首

日本无线供电课题:传感器到宇宙光伏发电

因东日本大地震的影响,日本的“电子信息通信学会2012年综合大会”隔了一年才再次举办。在2010年的...

发表于 2012-04-05 09:11 719次阅读
日本无线供电课题:传感器到宇宙光伏发电

无线供电器件的使用方法

所谓无线供电,就是用电器不和电源连接。供电电源是用电磁波将电能发射出去,用电时将电磁波接收后变为电能...

发表于 2012-04-01 11:59 1115次阅读
无线供电器件的使用方法

各种无线供电方式汇总

  在目前被采用的无线供电方式中,除了电场耦合方式之外,还有电磁感应方式、磁共振方式和电波方式。 ...

发表于 2012-03-30 10:29 4617次阅读
各种无线供电方式汇总

非接触式弱电实验供电平台的设计

在理解非接触供电基本原理的基础上,本文通过电磁感应耦合,实现非接触式能量传输,为负载提供电能,以解决...

发表于 2012-03-28 11:43 1171次阅读
非接触式弱电实验供电平台的设计

电场耦合式无线供电系统:轻松实现无线充电!

村田制作所开发出了基于“电场耦合方式”的无线供电系统。电场耦合方式的无线供电技术与“电磁感应方式”及...

发表于 2012-03-22 14:12 7120次阅读
电场耦合式无线供电系统:轻松实现无线充电!

德州仪器平板终端无线供电的系统,可供给10W电力

美国德州仪器试制出了符合无线供电业界团体“WPC(无线充电联盟)”制定的“Qi”标准的非接触充电模块...

发表于 2012-03-05 09:28 1835次阅读
德州仪器平板终端无线供电的系统,可供给10W电力

IHI试为电动汽车配备无线供电系统

日本IHI(石川岛播磨重工业株式会社)在电动汽车(EV)上配备无线供电功能,并设想在实际状况下使用的...

发表于 2011-11-29 09:35 289次阅读
IHI试为电动汽车配备无线供电系统

高通谈伦敦EV无线供电实验

日前,美国高通公司伦敦电动汽车(EV)无线供电技术验证实验负责人来到日本,并就该实验举行了新闻发布会...

发表于 2011-11-29 09:25 309次阅读
高通谈伦敦EV无线供电实验