能量星球!无线电力传输技术走进现实
这里我们想先简单的介绍一下无线充电的技术原理,如果您想对无线充电技术了解的更加深入,那就随我们一同进行探讨吧。
在了解无线充电之前,我想我们应该先来认识几个有关的名词。
松散耦合:两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来相互分开的部分之间的交链。可使能量从一个电路传送到另一个电路,或由电路的一个部分传送到另一部分。根据两个电路或者器件之间的接触关系,我们可见简单的将其分为直接耦合和松散耦合。在无线充电技术中,将应用到松散耦合技术。
功率补偿:功率补偿在目前的无线充电技术中将会是一个非常重要的工作环节。我们知道无线充电系统中变压器的原边和副边之间的耦合介质为空气,因此在电能传输过程中存在较大的漏感,因此需要在变压的原边和副边分别通过串联电容来组成谐振电路对传输功率进行补偿,以提高功率传输能力,补偿传输过程中的功率损耗。
无线充电系统拓扑图
上面的这幅图就是无线充电系统中一种典型的拓扑结构。从图上我们可以看出,电流的整体流向是从电源开始,经过变压器,在变压之后经过补偿,通过变压器的原边作为磁场信号传输出去,副边接收到磁场信号之后,首先进行功率补偿,以弥补在无线传输过程中损失的电磁信号。然后经过整流之后,传输给负载端。下面我们再结合电路图详细的来阐述一下无线电力传输的过程。
Qi标准中的电流功率转换电路图
上面这张图即是Qi标准所提供的技术文档的一部分,这张图比较生动的说明了无线充电系统是如何运行的。首先我们来看左侧的PowerConversion部分,交流电从最左侧输入系统之后,Half Bridge(半桥)开关自动接通电路,Cp为串行谐振电容,Lp则是初级线圈。但是和我们平时所见的自耦变压器中的初次级线圈不同,该初级线圈为按照一定方式排列的线圈所构成的充电平面,即我们现在已经见到的充电板,譬如下图。
工作中的无线充电系统
电流通过充电板上的特殊线圈阵列,由充电板发射出一定频率的均匀电磁场。至此,充电板上方的空气中,已经充满了电磁信号。图的右侧PowerConversion部分,则是接收电路的运行模式。接收端,即待充电设备在接收到变压器原边发射出的磁场之后,首先通过了Impedance Matching(阻抗匹配)装置对接收到的电磁信号进行相应的补偿,以保证所接收电磁信号的完整,然后再通过位于图最右侧(Multiplexer)的震荡电路,将转化好的电信号传输给需要充电的相应设备。至此,整个充电过程完成。而上图中的整个电路,即构成了无线充电技术中一个至关重要的元器件:松散耦合变压器。
相信看到这里,我们应该已经对无线充电的技术有了一个大概的了解,那么在现实中,现在又有哪些产品已经使用了无线充电技术呢?