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磁感应与磁共振技术各有优劣
时间:2018-12-07 14:10

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磁感应技术(Qi与PMA)是首先在市场上出现的技术,且在初期的无线电源市场上占据主导地位。相对于磁感应,磁共振(A4WP)具有一些实际优势,但同时也面临其他挑战。

  相较于Qi标准在110-205kHz的范围中运作,A4WP标准则是有固定的运作频率6.78MHz,很明显的,透过法拉第的感应定律,能以较松散的耦合因素(有着更多的位置弹性)进行更有效的电源传送。由于具有较高的频率及较高的线圈电压,因此可以使用较小且较薄的接收线圈,能让机构设计更容易融入行动装置中。较高运作频率的另外一项好处,就是接近发射板周围的金属异物内所累积的热量较少,此因有着较低的表面涡电流(Eddy Currents)所致,这也意味着装置内的寄生金属(像是电池)在充电时,是不太可能累积热量的。这种A4WP标准是利用频带外双向蓝牙低功耗 (BLE)讯号,来沟通与调解充电状态下装置的电源需求。

  相反的,Qi与PMA标准使用单向的负载调变(Load Modulation)方式在频段内进行通讯,并将电源调节讯息传回至发射器。Qi标准的方法很简单且便宜,但受限于低通讯速率,因此仅能处理一个接收器,且很容易受到系统所产生的电磁波干扰。

  磁共振技术的实行有挑战,须针对大众市场进一步最佳化量产解决方案后,才能真正有效运作。这种磁共振接收器是使用高Q值的电感电容(LC)储能电路 (Tank Circuit),直接以共振频率来运作。其中的挑战在于,如何在不同的温度与电压之下,能持续将储能线路调整至固定的共振频率。当它漂移时,效率会下降。

  磁感应标准在执行上较简单,因其总是运作在比共振更高的频率上,所以并不需要高Q值的线路或是精确的被动元件。然磁共振高Q值线路使用较精确元件,因而抵销掉使用较低线圈成本的效益。无屏蔽的磁共振接收线圈也较小,且使用比磁感应线圈较细的电线,因此关键元件成本可更低。

  无线电源系统所产生的电磁辐射,将会是消费者的关注重点,但本文篇幅无法全面讨论。就机构方面而言,磁感应是一个封闭的耦合系统,这意味着发射与接收线圈是被直接放置在彼此的顶端,如此方可促使磁感应的电源传送,故可直接在线圈的上方与下方使用铁芯来进行屏蔽(图2)。这些铁芯屏蔽以两种方式提供协助:首先,藉由让它们更加靠近,且线圈有着较佳的耦合状况后,来改善磁力线的循环流动,第二点则是这样的屏蔽可减少从系统所发出电磁辐射的数量。

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