關於無線充電的三大標準和四種實現方式的介紹

2021-09-28 23:03:08 字數 2574 閱讀 7525

傳統的充電方式需要使用線纜連線電路和終端裝置,這在某種程度上限制了終端裝置的設計,在安全性和靈活性上都做出了讓步,如今無線充電技術使得終端裝置和充電器等各個環節都擺脫了線路的限制,實現電器和電源完全分離,在如今科學技術飛速發展的今天,無線充電的技術已經開始在各領域中探索運用,顯示出了廣闊的發展前景,今天就來了解下無線充電的三大標準和四種實現方式。

主流的無線充電標準有:qi標準、pma標準、a4wp標準

qi標準

qi標準是全球首個推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯盟(wpc,2023年成立)推出的無線充電標準,其採用了目前最為主流的電磁感應技術,具備相容性以及通用性兩大特點。只要是擁有qi標識的產品,都可以用qi無線充電器充電。2023年2月,蘋果加入wpc。

pma標準

pma聯盟致力於為符合ieee協會標準的手機和電子裝置,打造無線供電標準,在無線充電領域中具有領導地位。pma也是採用電磁感應原理實現無線充電。目前已經有at&t、google和星巴克三家公司加盟了pma聯盟。

a4wp

alliance for wireless power標準,2023年推出,目標是為包括可攜式電子產品和電動汽車等在內的電子產品無線充電裝置設立技術標準和行業對話機制。a4wp採用電磁共振原理來實現無線充電。

注:需要說明的是,目前這三大無線充電標準都是基於現在市場流行的電磁感應原理或是電磁共振原理制定的。

無線供電原理及實現方法

無線充電利用電磁波感應原理進行充電,原理類似於變壓器。在傳送和接收端各有乙個線圈,傳送端線圈連線有線電源產生電磁訊號,接收端線圈感應傳送端的電磁訊號從而產生電流。

2023年6月麻省理工學院以marin soljacic為首的研究團隊首次演示了利用電磁感應原理的燈泡無線供電技術,他們可以在一公尺距離內無線給60瓦的燈泡提供電力,電能傳輸效率高達75%。

研究者由此設想電源可以在這範圍內為電池進行無線充電,進而推想只需要安裝乙個電源,即可為整個屋裡的用電器供電。傳輸線圈的工作頻率在兆赫茲範圍,接收線圈在非輻射磁場內部發生諧振,以相同的頻率振盪,然後有效的通過磁感應進行電能傳輸。

圖:無線充電原理

實現無線充電技術主要通過四種方式:電磁感應式、磁場共振式、無線電波式、電場耦合式。

1、電磁感應式

2023年,物理學家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉就已經做了無線輸電試驗,實現了交流發電。麥可·法拉第發現電磁感應原理,電流通過線圈會產生磁場,其他未通電的線圈靠近磁場就會產生電流。

電磁感應式充電:初級線圈一定頻率的交流電,通過電磁感應在次級線圈鐘產生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉移到接收端。目前最為常見的充電墊解決方案就採用了電磁感應,事實上,電磁感應解決方案在技術實現上並無太多神秘感,中國本土的比亞迪公司,早在2023年12月申請的非接觸感應式充電器專利,就使用了電磁感應技術。

電磁感應式是當前最成熟、最普遍的無線充電技術,原理有些類似於變壓器。

2、磁場共振式

磁場共振充電由能量傳送裝置,和能量接收裝置組成,當兩個裝置調整到相同頻率,或者說在乙個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量,是目前正在研究的一種技術,由麻省理工學院(mit)物理教授marin soljacic帶領的研究團隊利用該技術點亮了兩公尺外的一盞60瓦燈泡。該實驗中使用的線圈直徑達到50cm,還無法實現商用化,如果要縮小線圈尺寸,接收功率自然也會下降。

相比電磁感應方式,利用共振可延長傳輸距離。磁共振方式不同於電磁感應方式,無需使線圈間的位置完全吻合。

3、無線電波式

無線電波式充電:這是發展較為成熟的技術,類似於早期使用的礦石收音機,主要有微波發射裝置和微波接收裝置組成,可以捕捉到從牆壁彈回的無線電波能量,在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。此種方式只需乙個安裝在牆身插頭的傳送器,以及可以安裝在任何低電壓產品的「蚊型」接收器。

整個傳輸系統包括微波源、發射天線、接收天線3部分;微波源內有磁控管,能控制源在2. 45 ghz頻段輸出一定的功率。

4、電場耦合式

電場耦合式充電原理:利用通過沿垂直方向耦合兩組非對稱偶極子而產生的感應電場來傳輸電力。一般充電模組是由2個非對稱偶極子按垂直方向排列而成的,這組偶極子各由供電部分和接收部分的活性炭電極和接地電極組成。無線供電模組就是通過這2個非對稱偶極子的電場耦合而產生的感應電場來供電的。

電場耦合方式的特點大致有三:①充電時可實現位置自由,②電極薄,③電極部的溫度不會上公升。因此不僅能夠提供便利性,而且還可降低系統成本。目前已試製完成為平板終端及電子書等便攜終端進行無線供電的供電台。

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