无线电池充电系统的基本组件和电路,显示信号流

无线电池充电的概念已经存在好几年了,现在终于在智能手机上有了一些吸引力。然而不幸的是,由于多种标准的竞争和一些物理上的限制,这个想法还没有被手机以外的人普遍接受。
 
 
今天,随着标准的筛选和集成电路的可用性,无线充电必将向前发展。这个行业的小众市场正在寻找新的应用,比如智能手表和其他可穿戴设备。事实上,几乎所有电池供电的便携式设备都可以无线充电:厨房电器、剃须刀和牙刷、商店工具、工业设备、医疗设备、汽车等等。
 
 
无线充电是基于电磁感应的基本电原理。这个想法如图所示。交流电源连接到产生磁场的线圈上;然后,电场在设备的另一个线圈中诱导交流电压被充电。线圈之间没有电连接,但在物理上相互接近,因此有足够的磁场产生电压,并提供足够的电力给电池充电。无线充电的概念
 
 
 
无线电池充电系统的基本组件和电路,显示信号流。
 
 
 
 
这两个线圈构成一个没有共芯的变压器。电源或发射线圈为一次绕组,接收线圈为二次绕组。线圈通常是没有铁芯的扁平螺旋形导线。
 
 
发射机单元采用交流电力线输入操作直流电源,而直流电源又以所需频率为振荡器信号源供电。这个信号叫做载波。典型的频率范围是100khz到10mhz。
 
 
功率放大器(PA)提高信号电平,为接收机提供足够的功率。匹配电路确保从PA到主线圈的最大功率传输。发射机线圈通常嵌在一个平板垫子或衬垫上,上面放着要充电的设备。
 
 
为了传递最大的功率,接收器线圈必须与发射机线圈完全对齐。这提供了接近1的耦合系数。如果线圈未对齐,耦合系数会显著减小,从而降低了功率传输的整体效率。这种物理限制是无线充电的主要缺点之一。
 
 
然后,接收线圈的交流被整流成直流,并应用于dc-dc转换器/调节器,该转换器/调节器产生直流输出电压,然后进入供电设备的电池充电器。
 
 
在今天的无线充电标准中,一个独特的特点是发射机和接收机之间的通信设施。这种通信路径允许发射机和接收机互相检测和识别,并对要充电的设备进行适当的内部设置。一种通信路径使用编码信号对交流载波进行负载调制。另一种通信方式采用蓝牙等无线技术。
 
 
电感充电法的一种变化利用了谐振的概念。电容器与变压器线圈相连,使其与载频产生谐振。这将在线圈中产生更高的电流,以促进能量传输。然而,它的主要优点是谐振线圈不需要完全对齐就可以使用耦合。多种设备也可以通过这种方式充电。目前使用的大多数无线充电系统都是非谐振型的。
 
 
 

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