琐谈线圈感应式无线充电技术
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“无线充电”是指采用充电电池供电的设备——小如手机、手提电脑等便携式电子产品，大至电动汽车等交通工具，借助无线感应的方式使充电电池获得电力。这种无连接线的充电方式为需要充电的产品用户提供了极大的方便，尤其像心脏起搏器等医用电子设备更具备了安全可靠性。无线充电是个泛指的名称，不同场合的具有称谓很多，诸如感应式充电、非接触式充电、无接点充电等等都被称作无线充电。的确，人们在实践中开发了很多类型的无线充电方法，但当前已经商品化并有条件量产的只有线圈感应式无线充电产品。 线圈感应式无线充电的工作原理很简单，是一个多世纪前就被发现的一种物理现象。例如，1831年英国科学家法拉第成功进行的电磁感应实验就是“无线充电”。这就是说，人们早就发现，将导线绕在铁芯上形成两个独立的铁芯线圈，将其中一个线圈接上市电，另一个与其靠近就能感应传电。但它们之间的距离必须很近，否则就会失去电磁感应现象。人们在实践中不断发现，在低频时，这种电磁感应能力是随线圈间距离的增加而快速衰减的。而随着频率的提高，则感应传电的距离则能增大。于是，对感应传电，人们规划了三个频率参考点，即低频(LF)为125~135kHz，高频(HF)为13.56MHz，超高频(UHF)为860~960MHz。 无线充电技术从LC谐振电路开始，以“共振”接收提高接收效率，其原理见图1所示。发射端以LC组成谐振电路，接收线圈上配置电容器以构成一个具有频率特性的接收天线，在特定的频率下可以得到较大的功率转移。这样，当距离拉开较大时仍然可以获取良好的电力传送效果。
共振接收的原理大家比较熟悉，此不赘述。但是，共振接收在实际操作中则是比较困难的。因为无线充电的发射设备和接收设备并不是一对一的关系，而是一台发射设备要应对不知其数的接收设备，反之亦然。这就给大批量生产的成本控制带来了很大的困难，每台设备都要由专业人士进行调校，这要付出很高的成本和精力。所以，无线充电系统的设计首先需要解决共振这一部分的自调问题，才能付诸量产。 |
