无线充电技术及其应用.pdf

工业技术 INDUSTRY TECHNOLOGY 无线充电技术及其应用 河南省电子产品质量监督检验所 谢利涛 赵志强 王彦莉 随着电子信息科技的发展和人民生活水平的提高，电子信 的小功率电子产品。 息类应用产品逐步深入到老百姓的生活，中国已经成为世界最 目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应，事实 大的无线移动通讯市场。但无意中增加的各种充电线和数据线 上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土 以及需要事先布置好的插座却给我们的生活带来了与日俱增的 的比亚迪公司，早在2005 年12月申请的非接触感应式充电器专 困扰。尽管目前已经有红外、蓝牙等无线数据传输方式可以减 利，就使用了电磁感应技术。因此目前该领域供应商采取的措 少线缆数量，但最基本的电力能源供应仍基于有线传输，“蛛网 施，就是使产品尽早上市，成为该领域的“事实标准”，从而成为 缠身”的感觉仍挥之不去。然而，随着电力传输技术的突飞猛 最终的事实标准。由于电磁感应技术具有技术简单、充电高效， 进，为电子产品无线充电也已成为了可能。本文，笔者主要介绍 并能够运用于如充满水、沙泥及灰尘的各种恶劣环境中，未来很 了无线充电技术的发展历史及目前主要研究状况与应用，还提 有可能在几种技术的较量中成为最终的赢家。 出无线充电技术的待解难题。 （2 ）电磁共振。当振荡电路为非理想状态而有电阻时，电阻 一、无线充电技术的发展历史 发热，成为阻尼振荡；当振荡电路中有外加的周期性电动势作用 “无线充电”顾名思义就是利用一种特殊设备将电源插座的 时，将成为受迫振荡；当外加电动势的频率与电路自由振荡的固 电力转变为可充电的电波，从而在扔掉电线的情况下直接对电 有频率ω相同时，振幅达最大值，叫电磁共振。 子设备充电。无线充电技术并不是当今才有的新技术，早在 电磁共振是目前正在研究的一种电力传输方式，是利用电 1890 年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla） 流通过线圈产生同频率的磁场共振实现无线供电，磁场的强弱 就已经做了无线输电试验，在1891年发明了“特斯拉线圈”，特斯 决定了它的传输距离和效率，它可以实现10m 左右距离的室内 拉构想的无线输电方法，是把地球作为内导体、地球电离层作为 供电。但由于目前的实验所需要的线圈直径较大，还仅仅停留 外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离 在实验阶段，而且，必须对其相应频率进行保护，防止相同频率 层之间建立起大约8Hz 的低频共振，再利用环绕地球的表面电 的电磁波进行干扰，降低效率。 磁波来传输能量。但因财力不足，特斯拉的大胆构想并没有得 （3）微波。微波是另一种较为成熟的无线充电方式，其电能 到实现。之后，人们虽然从理论上完全证实了这种方案的可行 传输与老式的矿石收音机的收音过程相似。矿石收音机自身没 性，但是，由于技术发展水平上的限制，想要在世界范围内进行 有直流电源，它利用天线接收来自电台的载波，经过检波后在听 能量广播和免费获取也是不可能的。因此，一个伟大的科学设 筒中产生音频电流。微波传输电脑其原理就是将电力以微波或激 想就这样“胎死腹中”。 光形式发射到远程的接收设备，然后通过整流、调制等处理后使用。 二、无线充电技术的发展现状及主要应用 该领域的代表公司Powercast 表示，其最终研制的微型高效 事实上，从低频波到宇宙射线，我们周围到处存在着电磁 接收电路，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载做 波，它们都携带着或多或少的能量。在不少物理学家看来，人们 出调整的同时保持稳定的直流电压。只需一个安装在墙身插头 要做的或许仅仅是找到合适的办法接收和利用这些能量。特斯 的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器， 拉的想法虽然难成现实，但无线电能传输对于新能源的