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无线充电技术要在2017年大放异彩?

2017年03月13日 09:28 次阅读

由美国麻省理工学院(MIT)独立出来的WiTricity现任总裁EricGiler,曾在2009年曾于TED发表题为「无线电力技术示范」的精彩演说,展示了如何利用无线电源传输技术启动一部小型电视机──而那是2009年,该技术从那之后持续演进,以下让我们来看看这个令人惊叹的技术领域,能为设计工程师带来什么样的新机会。

最近,我与宜普电源转换公司(EPC)应用工程副总裁Michael de Rooij讨论关于无线电源在2017年的挑战和机会;我选择与de Rooij讨论这个议题,除了因为EPC是氮化镓(GaN)功率组件的领导供货商,该公司也能为设计工程师们提供包括开发板、参考设计以及教育性的支持,包括de Rooij撰写的《无线电源手册(Handbook for Wireless Power)》。

EPC在1月初举行的年度国际消费性电子展(CES 2017)上,展示了一部43吋平面HDTV,那台电视能隔着一道石膏板墙,藉由无线电源取得电力;在2017年,你将会看到EPC为业界带来更先进的无线电源相关解决方案,超越2009年Giler所展示的技术。

支持更长传输距离的无线电源

我询问de Rooij有关目前无线充电方案支持更长传输距离、更高效率时会遭遇的限制,以及其可能性;我们如何让这种电力传输技术的效率达到所有消费者都能接受的水平?氮化镓功率组件(如EPC的eGaN技术)如何能继续协助推动无线电源技术的进展?

de Rooij首先提到在线圈(coil)设计方面的限制;根据经验法则,目前若线圈是7吋以上的直径,性能就会下降;此外每一组线圈的质量因子(Q)和线圈之间的耦合系数(k)都会影响长距离的无线充电效率,发射与接收线圈的尺寸和几何形状各自都会大幅影响Q和k的数值。图1是无线电源传输的基本原理。

无线电源传输的基本原理

图1 无线电源传输的基本原理。(图片来源:Würth Elektronik)

de Rooij提到,无线电源传输的电磁场(E-field)方法虽然有技术上的问题,但是可以长距离传输电力──这方面可能还有部份一般会顾虑到的问题,包括产生臭氧(ozone)还有与生物性等其他物质产生交互作用);这种充电方法可能更适用能悬浮在充电板上的装置,如无人机。

电场耦合技术最直接的展现,是在源极(source)和负载(load)之间采用平行板电容器(parallel plate capacitor),输入阻抗需与之匹配,才能实现高效率电源传输;也就是说,有一片板子是放在待充电的无人机底部,另一片就是在充电板上(如图2)。

无线电源传输电场耦合架构

图2 (a)无线电源传输电场耦合架构;(b)电路模型。(图片来源:https://goo.gl/HRZf11)

以磁共振耦合(magneTIc resonant coupling)技术对空中悬浮的无人机进行充电也是不错的替代方案,如图 3所示,该充电板的线圈采用方形设计,无人机上的接收线圈调整为适合支持着陆(landing),使发射和接收线圈之间的距离缩至最短,约只有几公厘(mm),因此使线圈之间的耦合因子得以最大化。

以磁共振耦合线圈为悬浮的无人机进行无线充电

图3 以磁共振耦合线圈为悬浮的无人机进行无线充电。(图片来源:https://goo.gl/HRZf11)

无线电源传输线圈技术的现在与未来发展

de Rooij表示,无线充电解决方案供货商NuCurrent目前正在开发效率更高的无线充电线圈;Nucurrent号称该公司目前的无线电源「天线」效率高于市面上任何印刷天线/线圈/共振器,其采用Qi/PMA频率(~200KHz)的设计通常可达到高20%以上的效率,采用A4WP频率(6.78MHz)或NFC频率(13.56MHz)的设计则可达到高60%的效率。

若将无线电源传输线圈嵌入地砖中,有助于电场的分布,并可能因此略为拉长电源传输距离;但更重要的是,这样就可以大幅扩增收集电力的范围──相较于单一线圈的设计,在相同的覆盖范围下,这是一个效率更高的解决方案。

而EPC在CES 2017展示的那台无线供电HDTV,是我到目前为止见过最厉害的无线电源传输应用;此外咖啡连锁店Starbucks现在也有某些门市在店内座位提供无线充电装置,让顾客能为智能型手机充电,如果你的手机没有内建无线充电功能,他们还可以卖转接器给你(如图4)。

Powermat的无线充电解决方案已经获得Starbucks等业者采用

图4 Powermat的无线充电解决方案已经获得Starbucks等业者采用。(图片来源:Powermat)

无线电源传输可望实现更便利的日常生活

采用无线电源传输技术的无人机,对Amazon、UPS及Federal Express等物流业者来说会非常有用,他们都在考虑利用无人机送货。

在医疗应用方面,目前采用穿透皮肤之电源线的植入式装置,可利用无线电源传输技术降低患者受感染的机会,神经刺激器、心脏辅助帮浦等是首选应用;心律调整器以及脊髓、神经刺激器都有望在某一天,能于患者睡觉时透过4~5英呎距离的电源进行充电。

从患者端接收讯号的线圈数量可以增加,以利用无线电源传输技术取得更高质量的MRI成像,同时降低成本、免除电源线的使用并降低使用无线电源传输技术的复杂性。

酒吧、咖啡厅及机场则可将无线电源传输设备应用于下一代的各种家具、桌子设计中;如此一来,所有的墙壁、地板与装潢可以减少电源插座数量,甚至可以完全不要插座。

汽车内部搭载的电缆不但昂贵、笨重也可能不可靠,而无线电源传输技术可以为车用照明、音响、电话等设备供电,也能支持电动车充电、启动雷达及光达等装置,让汽车内更多电子装置摆脱铜线的羁绊;无线充电也能应用于汽车座椅、车门及行李箱等区域,以模块化方案取代客制化设计架构,简化汽车制造流程。

此外,无线电源传输还能预防由危险的电源火花导致之爆炸、火灾,特别是在加油站、水下,或是满氧气的空间,海滨住宅/设施,以及粮仓等充满粉尘的环境。

有一天,高压电缆线可能会完全消失,被日常生活无所不在的高压无线电源传输技术替代;de Rooij也透露,在今年将可看到更多关于无线电源传输技术的创新成果,电子及电力系统的设计终将凭借这种令人惊叹的新兴技术而被永远改变。

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无线充电技术上市公司汇总

七家电动汽车无线充电技术大比拼

为了节约能源,减少环境污染,电动汽车受到了世界各国的大力推广。目前,由于电池容量及充电基础设施等条件...

发表于 2018-02-28 11:13 1145次阅读
七家电动汽车无线充电技术大比拼

无线充电:让充电变成一件很有格调的事

什么是格调? 在不少人的眼里,一定是那些整日喜欢摆弄花草,玩弄古字画,家里一架子红酒的人, 有钱有闲...

发表于 2018-02-27 17:31 276次阅读
无线充电:让充电变成一件很有格调的事

Anker发布无线充电板新产品并支持10W的快充

电子产品配备无线充电功能的浪潮还在,无线充电技术广受大众的欢迎,但是第三方厂家的努力也很重要。近日A...

发表于 2018-02-27 15:51 314次阅读
Anker发布无线充电板新产品并支持10W的快充

恩智浦牵手Garmin带来可穿戴设备的最安全便捷...

恩智浦半导体(NXP Semiconductors N.V. )今日宣布,Garmin Ltd.旗下...

发表于 2018-02-26 20:09 164次阅读
恩智浦牵手Garmin带来可穿戴设备的最安全便捷...

重启NFC公交卡支付方案,支付宝自己打脸?

在二维码进军交通领域前,不少人认为NFC是公共交通移动支付最好的方式。但随着“扫码乘车”的方式不断深...

发表于 2018-02-26 20:06 242次阅读
重启NFC公交卡支付方案,支付宝自己打脸?

NFC应用领域详解_NFC的未来应用展望

近来,NFC又成为各大媒体报道的一个关键词,在微博微信等社交平台上也频频出现,这都要归功于北京移动在...

发表于 2018-02-26 20:06 291次阅读
NFC应用领域详解_NFC的未来应用展望

NFC即将全面爆发_中国企业如何抢占NFC技术高...

2016年2月,基于近场通信技术(NFC)技术的Apple Pay入华,引发了业内新一轮对于NFC技...

发表于 2018-02-26 19:58 136次阅读
NFC即将全面爆发_中国企业如何抢占NFC技术高...

无线充电

发表于 2018-02-26 17:28 543次阅读
无线充电

华淇精英曾振华:华为小米新机助推无线充电市场增长...

深圳华淇精英董事长曾振华表示,5G手机的需求会大幅度带动陶瓷手机后盖材料的应用。陶瓷手机后盖三个特征...

发表于 2018-02-26 15:11 1530次阅读
华淇精英曾振华:华为小米新机助推无线充电市场增长...

深入理解Android:WiFi模块 NFC和GPS卷

发表于 2018-02-25 22:26 219次阅读
深入理解Android:WiFi模块 NFC和GPS卷

无线充电2018要上天了 盛群今年出货量拼年增2...

台湾微控制器(MCU)厂商 盛群 看好今年无线充电市场爆发,已将原定的无线充电模组出货目标,从1,0...

发表于 2018-02-24 14:47 593次阅读
无线充电2018要上天了 盛群今年出货量拼年增2...

STMicroelectronics STWLC...

专注于新产品引入 (NPI) 与推动创新的领先分销商贸泽电子 (Mouser Electronics...

发表于 2018-02-23 09:56 2295次阅读
STMicroelectronics STWLC...

无线充电市场正处于爆发的前奏

随着iPhone8/iPhone8 Plus以及iPhone X让无线充电功能成为标配,作为行业标杆...

发表于 2018-02-21 05:50 1401次阅读
无线充电市场正处于爆发的前奏

NFC技术在汽车防盗系统的应用

汽车防盗系统是当前NFC技术在汽车电子领域的主要应用之一。汽车无钥匙进入与启动系统(PEPS)集成N...

发表于 2018-02-12 16:09 145次阅读
NFC技术在汽车防盗系统的应用

无线充电市场隐藏无限商机 iPhone无线充电却...

苹果手机堪称行业风向标,一开始iPhone无线充电成为万众的焦点,各大手机厂商纷纷效仿。但是用户吐槽...

发表于 2018-02-11 12:00 558次阅读
无线充电市场隐藏无限商机 iPhone无线充电却...

苹果AirPower/AirPods无线充电盒上...

无线充电技术一直都是各大手机厂商在努力研究的技术,一系列的无线充电产品也在市面上流窜。近日苹果的Ai...

发表于 2018-02-10 09:58 289次阅读
苹果AirPower/AirPods无线充电盒上...

金立带来国内首款搭载无线充电技术的全面屏手机

去年下半年,“全面屏”开始渗透手机行业,智能手机迎来了“全面屏”时代。但其实2017年手机除了在屏幕...

发表于 2018-02-08 17:24 1124次阅读
金立带来国内首款搭载无线充电技术的全面屏手机

从RFID到NFC技术,射频识别将面临哪些挑战与...

RFID技术一直被认为是实现物联网应用的主要技术之一,前景十分被看好,在很多领域,都将RFID技术作...

发表于 2018-02-08 17:08 238次阅读
从RFID到NFC技术,射频识别将面临哪些挑战与...

5G和无线充电让手机金属CNC加速走向寒冬

今年冬天华南气温异常寒冷,正如手机CNC行业;2017年,全球智能手机出货量同比增长2%,但在201...

发表于 2018-02-08 16:20 2021次阅读
5G和无线充电让手机金属CNC加速走向寒冬

Energous远距离无线充电获FCC认证,释放...

高度集成电源管理、AC/DC电源转换、充电和蓝牙低功耗技术供应商以及Energous(纳斯达克证券交...

发表于 2018-02-08 12:56 2296次阅读
Energous远距离无线充电获FCC认证,释放...

NFC技术的“四空”特色应用,从此便捷随身

到目前为止,当你听到NFC这个词汇的时候,你首先想到的可能是移动支付。但事实上,NFC技术除了移动支...

发表于 2018-02-07 17:21 192次阅读
NFC技术的“四空”特色应用,从此便捷随身

基于NFC技术应用的茶叶防伪解决方案

近年来,市场上天价茶、山寨茶、以次充好、以旧掺新等乱象频现。同时,由于缺乏权威的行业专家与严格的认证...

发表于 2018-02-07 17:15 221次阅读
基于NFC技术应用的茶叶防伪解决方案

微软基于win10设备提出NFC新标准申请专利

微软最近提交了一项专利,使该公司有权在其Surface Surface品牌的Windows 10设备...

发表于 2018-02-07 17:12 207次阅读
微软基于win10设备提出NFC新标准申请专利

四大因素将共同引爆无线充电这一巨大市场

随着苹果、小米等厂商相继加入WPC无线充电阵营,新款iPhone8、iPhoneX系列正式支持无线充...

发表于 2018-02-06 18:07 1168次阅读
四大因素将共同引爆无线充电这一巨大市场

矩形NFC天线计算方法

发表于 2018-01-27 15:48 503次阅读
矩形NFC天线计算方法

2018年无线充电、手机外壳新材质新工艺新时代

发表于 2018-01-22 11:11 936次阅读
2018年无线充电、手机外壳新材质新工艺新时代

无线充电技术早就有了, 为啥iPhone现在才采用, 无线充电之后的用户体验会怎样呢

发表于 2018-01-11 22:48 719次阅读
无线充电技术早就有了, 为啥iPhone现在才采用, 无线充电之后的用户体验会怎样呢

【新页无线充电5W发射模块NT1005A试用体验】产品体验

发表于 2018-01-11 11:02 1017次阅读
【新页无线充电5W发射模块NT1005A试用体验】产品体验

潇洒是没有线的羁绊,无线充电器让你享受不一样的乐趣

发表于 2018-01-09 10:09 102次阅读
潇洒是没有线的羁绊,无线充电器让你享受不一样的乐趣