采用多模設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)充電 兼顧效率與便利性
圖2 Q系數(shù)百分比
在A4WP規(guī)格的解決方案中,因?yàn)轭l率固定,傳輸器和接收器間的共振頻率和阻抗網(wǎng)絡(luò)需要更為精準(zhǔn)匹配。典型的MR解決方案與MI解決方案相較,需要較高的Q系數(shù)(50-100)。
電源管理影響無(wú)線(xiàn)充電效能
高效能電源管理架構(gòu)的發(fā)展,對(duì)MR和MI解決方案成功的建置有重大影響。對(duì)傳輸器而言,為了在共振電路感應(yīng)電流,須進(jìn)行DC到AC的轉(zhuǎn)換,在MI技術(shù)中,會(huì)在此轉(zhuǎn)換使用半橋或全橋變頻器;而在MR技術(shù)中,是透過(guò)功率放大器(PA)感應(yīng)電流。
功率放大器的架構(gòu)和分類(lèi)會(huì)因各應(yīng)用的頻率、靜態(tài)電流、效率、尺寸、成本和整合需求而有不同,轉(zhuǎn)換時(shí)須謹(jǐn)慎考慮如何降低閘極驅(qū)動(dòng)器損失、切換、導(dǎo)電、偏壓、內(nèi)接二極管損失,以及外部組件等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感的寄生(ESL)。這些是開(kāi)發(fā)高效能整合解決方案所遭遇的部分重大挑戰(zhàn)。
根據(jù)輸入電壓需求和設(shè)計(jì)架構(gòu)流程,制程選擇對(duì)整合型解決方案優(yōu)化有重大的影響。系統(tǒng)中有多個(gè)控制循環(huán),而完整控制循環(huán)的穩(wěn)定性對(duì)高效能解決方案的整體效果有非常大的影響。在MI和MR技術(shù)中,可藉由有效的電源管理達(dá)到相近的效能和效率。
整合藍(lán)牙通訊機(jī)制 無(wú)線(xiàn)充電管理更精準(zhǔn)
為成功傳輸電力,傳輸器須辨識(shí)正確的耦合接收器。在WPC和PMA解決方案中,傳輸器會(huì)定時(shí)發(fā)出檢測(cè)信號(hào)以搜尋接收器;找到接收器后,即開(kāi)始進(jìn)行電力傳輸。這些解決方案以固定的頻率調(diào)變進(jìn)行通訊。其他通訊方法包括振幅、功率、電流和脈沖寬度調(diào)變(PWM)。如果傳輸端和接收端間相符的網(wǎng)絡(luò)可容忍較大頻率變化,則可選擇使用這些選項(xiàng)。
因?yàn)樵贏4WP磁共振解決方案中,發(fā)射及接收端間的網(wǎng)絡(luò)緊密匹配,所以無(wú)法使用頻率調(diào)變;然而,若負(fù)載固定,則可使用振幅調(diào)變;如果接收器效能不會(huì)被影響,則可使用功率和電流調(diào)變。在移動(dòng)應(yīng)用中,負(fù)載依功能需求有所不同,如果根據(jù)上述調(diào)變方式開(kāi)發(fā)解決方案可能有困難,且不符尺寸及成本效益。
A4WP選擇藍(lán)牙(Bluetooth)或ZigBee做為通訊的標(biāo)準(zhǔn)方法,這些方法非常便利,因?yàn)橐呀?jīng)存在于移動(dòng)解決方案中,透過(guò)辨識(shí)多個(gè)接收器,讓傳輸器進(jìn)行電力傳輸亦非常便利。然而,要達(dá)到這些目的,也可選擇其他類(lèi)似的方法。此外,通訊也可用于通知電力傳輸?shù)臓顟B(tài),如異物檢測(cè)(FOD)、耦合狀態(tài),甚至校準(zhǔn)引導(dǎo)信息(AGI)。磁場(chǎng)中金屬異物可能因材料導(dǎo)電性導(dǎo)致溫度上升,這是一個(gè)非關(guān)技術(shù)的潛在問(wèn)題。
除了上述原因之外,如負(fù)載反射效果、電流感應(yīng)和調(diào)變及解調(diào)時(shí)機(jī),以及它們?cè)诜忾]循環(huán)系統(tǒng)的影響,是協(xié)助維持系統(tǒng)穩(wěn)定性并確保成功通訊的關(guān)鍵。
其他挑戰(zhàn)包括符合法規(guī),如加州環(huán)保協(xié)會(huì)(CEA)和美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)第15和18條的規(guī)定,也可能影響系統(tǒng)的整體效率。
MI/MR特性大不同 應(yīng)用需求為選用依據(jù)
合理的結(jié)論是,最適合特定應(yīng)用的潛在解決方案,將取決于所需要的功能和效能。比方說(shuō)當(dāng)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)需要可在X、Y、Z方向自由放置,或?qū)Χ鄠€(gè)裝置同時(shí)充電,則磁共振可能會(huì)是較佳的解決方案;但如果系統(tǒng)有高效能效率需求,且必須符合嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),則WPC規(guī)格的解決方案可能是理想選擇。
然而,毫無(wú)疑問(wèn)地,能夠完美辨識(shí)耦合磁感應(yīng)或磁共振裝置,并有效傳輸電力的多模式解決方案,將是此類(lèi)應(yīng)用的理想解決方案。
評(píng)論