如今，無(wú)線充電最終使得移動(dòng)設(shè)備完全不受制于最后一根電線，這必然會(huì)令智能手機(jī)用戶感到非常欣喜。無(wú)須使用電線或連接器的電力傳輸已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種產(chǎn)品，例如牙刷、LED蠟燭、遙控器、醫(yī)療設(shè)備或電磁爐，這種電力傳輸方法既可靠又方便。然而，直到現(xiàn)在，無(wú)線充電系統(tǒng)只能用于特殊的產(chǎn)品或應(yīng)用，它不能普遍地用于其它各種尺寸大小和形狀各異的設(shè)備。如今，用戶要求充電站能普遍對(duì)來(lái)自不同制造商的產(chǎn)品進(jìn)行充電，并同時(shí)能對(duì)下一代的產(chǎn)品模型充電。
未來(lái)的移動(dòng)設(shè)備用于在使用他們的設(shè)備時(shí)再也不需要擔(dān)心電池消耗問題，因?yàn)樗麄兯街幍暮芏嗟胤綆缀醵寄芴峁┩ㄓ脽o(wú)線充電。現(xiàn)在，全球有超過120家公司參與WPC，以創(chuàng)建和推廣標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線電力傳輸。按照WPC的Qi規(guī)格，TDK的新款超低剖面的無(wú)線電力傳輸線圈，它能使移動(dòng)設(shè)備獲得標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線充電。
無(wú)線電力傳輸基本原理
電磁感應(yīng)是無(wú)線電力傳輸使用最廣泛的方法，這種方法的基本原理是傳送和轉(zhuǎn)換磁通量（圖1）。在此，初級(jí)線圈（Tx線圈）和次級(jí)線圈（Rx）之間的電磁感應(yīng)把電磁能由初級(jí)線圈（Tx線圈）傳送到次級(jí)線圈（Rx）。
圖1：移動(dòng)設(shè)備無(wú)線充電基本原理
通過采用電磁感應(yīng)方法，無(wú)線電力傳輸能對(duì)尺寸和形狀各異的不同設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電。通用系統(tǒng)將需要兼容Tx和Rx線圈的繞組數(shù)以及它們整體的幾何形狀。
無(wú)線充電技術(shù)需要面臨的一個(gè)技術(shù)難題就是對(duì)準(zhǔn)Tx 和Rx線圈，以使它們實(shí)現(xiàn)最高效率的電力傳輸。為了幫助尺寸和形狀各異的設(shè)備設(shè)計(jì)出通用充電板，我們必須避免使用機(jī)械定位輔助，例如設(shè)備支架或類似結(jié)構(gòu)的設(shè)備。
WPC已經(jīng)提出并指定了三種定位方法，以便用最佳方式對(duì)準(zhǔn)充電線圈：
●使用Tx線圈中心的磁鐵和Rx線圈中心的磁性材料進(jìn)行導(dǎo)向定位（圖2）
●使用能發(fā)現(xiàn)Rx線圈位置的移動(dòng)Tx線圈進(jìn)行自由定位
●使用選擇性激活最接近Rx線圈的線圈陣列中的多個(gè)Tx線圈之一進(jìn)行自由定位
[page]
圖2：使用磁鐵進(jìn)行導(dǎo)向定位
為了能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)能量的最有效的轉(zhuǎn)移，準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)Tx 和Rx線圈是非常重要的。導(dǎo)向定位方法是使用Tx線圈中的一塊磁鐵把Rx線圈吸引到正確的位置。
WPC已經(jīng)采用了一套認(rèn)證體系，以便為上述對(duì)準(zhǔn)方法驗(yàn)證Rx和Tx兩側(cè)邊的相互操作。除非該線圈能對(duì)所有Tx線圈進(jìn)行準(zhǔn)確操作，否則無(wú)法獲得Rx線圈認(rèn)證，因此，TDK已經(jīng)設(shè)計(jì)了真正的Rx線圈裝置，為用戶提供最靈活操作最簡(jiǎn)便的解決方案。通過在Tx線圈中心放置一塊磁鐵并且在Rx線圈中心放磁性材料，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案。
圖3：Tx 和Rx線圈之間的磁通量
使用Rx線圈的進(jìn)行導(dǎo)向定位時(shí)需要進(jìn)行磁屏蔽，以防止高頻率的磁通量出現(xiàn)。還要特別設(shè)計(jì)Rx側(cè)邊上的磁片材料和厚度，以便該磁片沒有達(dá)到磁化飽和點(diǎn)。
[page]
磁片面臨的挑戰(zhàn)
每一種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，盡管導(dǎo)向定位方法對(duì)于Tx側(cè)邊的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，但是，它須要考慮磁屏蔽問題。
為了防止由Tx線圈產(chǎn)生的高頻率磁通量（超過100 kHz）到達(dá)鋁電池外殼以及產(chǎn)生不必要的會(huì)被轉(zhuǎn)化為多余熱量的渦電流，在按照上述描述的導(dǎo)向定位方法設(shè)計(jì)Rx線圈時(shí)就非常須要考慮磁屏蔽問題。
因此，我們必須要設(shè)計(jì)Rx側(cè)邊的磁片材料和厚度，以便該磁片不會(huì)達(dá)到磁化飽和點(diǎn)。在這樣的情況下，磁鐵的磁通量將會(huì)穿過Rx側(cè)邊的磁片（圖3）。假如磁片太薄的話，它就會(huì)變成磁偏置元件并被磁化到飽和點(diǎn)，導(dǎo)致線圈電感大大降低。在這種情況下，根本不可能正常地供應(yīng)無(wú)線電源-根據(jù)TDK在這一領(lǐng)域擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)，TDK已經(jīng)解決了一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)難題。這包括磁性材料技術(shù)和工藝技術(shù)、從制造的各種線圈中獲得繞線圖技術(shù)專長(zhǎng)以及磁圖設(shè)計(jì)技術(shù)。
TDK線圈設(shè)計(jì)
考慮到評(píng)估和上述的設(shè)計(jì)，TDK開發(fā)的超低剖面無(wú)線充電線圈滿足了WPC制定的最嚴(yán)格規(guī)格要求（圖4）。TDK的智能手機(jī)接收線圈裝置被安裝在智能手機(jī)里通過接收磁通量對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電，它采用了專有的靈活的薄磁片，磁片的厚度只有0.57 mm，處于行業(yè)的領(lǐng)先地位。TDK也已經(jīng)在開發(fā)出厚度只有0.50 mm的磁片，以使得智能手機(jī)擁有更薄的充電裝置設(shè)計(jì)。在這一點(diǎn)上，厚度為0.57 mm的薄磁片的輸出電流大約為0.5 A 到 0.6 A，而能提供相同或更好的輸出電流甚至更薄的0.50 mm的磁片也已經(jīng)在開發(fā)當(dāng)中。
這些發(fā)展都反應(yīng)出了TDK在磁材料技術(shù)和工藝技術(shù)以及有關(guān)創(chuàng)造獨(dú)特、極其纖薄且靈活的金屬磁片等領(lǐng)域擁有豐富的專業(yè)知識(shí)。因此，線圈裝置不僅變得超薄、重量輕，同時(shí)也高度耐沖擊，因?yàn)樗芴峁┏錾目煽啃?。TDK將會(huì)繼續(xù)提供低成本、高性能、高可靠性的產(chǎn)品和能滿足所有這些要求的全面的解決方案，從而為無(wú)線充電電力傳輸技術(shù)的發(fā)展和普遍使用做出貢獻(xiàn)。
圖4：超低剖面TDK充電線圈
TDK開發(fā)的超低剖面無(wú)線充電線圈滿足了WPC制定的最嚴(yán)格規(guī)格要求。TDK的智能手機(jī)接收線圈裝置（右圖）被安裝在智能手機(jī)里通過接收磁通量對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電，它采用了專有的靈活的薄磁片，磁片的厚度只有0.57 mm，處于行業(yè)的領(lǐng)先地位。
無(wú)線電力設(shè)計(jì)前景
無(wú)線電力并不僅僅是能幫助設(shè)備免去電源線并提供方便；它同時(shí)也改變了制造商設(shè)計(jì)設(shè)備的方式。去掉電源插座為實(shí)現(xiàn)開發(fā)出密封的甚至更纖薄的防水防塵的智能手機(jī)目標(biāo)邁開了重要的一步。這樣的手機(jī)同時(shí)會(huì)變得更可靠更堅(jiān)固，并且不再需要一個(gè)平坦的邊緣來(lái)安裝電源插座。
隨處可得的無(wú)線充電將允許設(shè)計(jì)師考慮設(shè)計(jì)出更小的電池，因?yàn)橛脩艨梢曅枰湍芎芎?jiǎn)單地把手機(jī)電池充滿電。
相關(guān)閱讀：
ADI超聲無(wú)損檢測(cè)設(shè)計(jì)方案
http://ep.cntronics.com/voice/278
半月談：探究光伏發(fā)電 深入解析逆變技術(shù)
http://www.freschetta.cn/power-art/80020913
基于TE mini array的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)
http://www.freschetta.cn/cp-art/80020918
