LOGO UGPCB
Introduzione di base
Definizione e tecnologia
Un caricabatterie wireless si riferisce a un caricabatterie collegato a un dispositivo terminale che deve essere caricato senza un cavo di alimentazione tradizionale. Adotta la più recente tecnologia di ricarica wireless. Utilizzando il campo magnetico generato tra le bobine, può trasmettere magicamente energia elettrica. La tecnologia di accoppiamento induttivo diventerà un ponte che collega le stazioni base e le apparecchiature di ricarica.
Vantaggi e svantaggi
Tecnologia di ricarica wireless ottenuta 20 brevetti dentro 2007. Una varietà di dispositivi può utilizzare una stazione base di ricarica, creare scenari di ricarica con cavo per telefoni cellulari, Lettori MP3, utensili elettrici, e altri adattatori di alimentazione obsoleti. Il vantaggio della tecnologia di ricarica wireless risiede nella sua praticità e versatilità. Tuttavia, il suo svantaggio è la bassa efficienza e la sua capacità di fornire solo energia elettrica.
Processo storico
Scoperta storica
Nel 1830, Michael Faraday scoprì che i cambiamenti nel campo magnetico circostante inducevano una corrente elettrica in un filo. Negli anni '90 dell'Ottocento, lo scienziato di origine serba Nikola Tesla ha richiesto il primo brevetto. Purtroppo, la ricerca in questo settore è stata ritardata di un secolo a causa della bassa efficienza di trasmissione e dei rischi per la sicurezza.
Sviluppo successivo
Il professor Xu Shuyuan della City University di Hong Kong ha sviluppato con successo un “piattaforma di ricarica wireless della batteria” nei primi anni, che può caricare automaticamente diversi prodotti elettronici su una piattaforma di ricarica attraverso campi elettromagnetici a bassa frequenza. I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno anche fatto progressi nella trasmissione wireless dell’elettricità. Il progetto di Soljacic per la trasmissione di energia wireless non radiativa ha un limite di distanza, e mirano ad aumentare l'efficienza 70% A 80% entro tre-cinque anni.
Principio di lavoro
Risonanza e induzione
I fisici sanno da tempo che l’energia viene trasferita in modo efficiente tra due oggetti che risuonano alla stessa frequenza. La tecnologia di ricarica wireless sfrutta questo principio, applicando il principio dell'induzione delle onde elettromagnetiche e la relativa tecnologia di induzione CA. Utilizza bobine corrispondenti alle estremità di invio e ricezione per inviare e ricevere segnali CA indotti per la ricarica.
Applicazione pratica
Un nuovo tipo di caricabatterie wireless, originariamente inventato da una società britannica, si presenta come un tappetino per mouse in plastica dotato di una fitta serie di piccole bobine per generare un campo magnetico e trasmettere energia a un caricabatterie dedicato. La bobina ricevente, realizzato in lega magnetica avvolta con filo, può essere facilmente collegato ad apparecchiature elettroniche. Questa nuova invenzione consente di caricare più dispositivi contemporaneamente in qualsiasi punto del “tappetino per il mouse,” e il campo magnetico generato è abbastanza debole da non influenzare gli oggetti vicini che utilizzano dati di registrazione magnetica.
Principi di ricarica wireless
Il sistema di ricarica wireless adotta principalmente il principio dell'induzione elettromagnetica e realizza la trasmissione di energia attraverso l'accoppiamento di energia tramite bobine. Come mostrato nella figura, quando il sistema funziona:
- Il terminale di ingresso converte l'alimentazione di rete CA in alimentazione CC attraverso il circuito raddrizzatore a ponte intero, oppure fornisce direttamente alimentazione al sistema con un terminale a 24 V CC.
- Dopo aver attraversato il modulo di gestione dell'alimentazione, la corrente continua in uscita viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza dall'oscillatore a cristallo attivo 2M e fornita all'avvolgimento primario.
- L'energia è accoppiata attraverso due bobine induttive, e la corrente in uscita dalla bobina secondaria viene convertita in corrente continua dal circuito di conversione ricevente per caricare la batteria.
Un campo magnetico variabile produrrà un campo elettrico variabile, e viceversa. La loro grandezza è correlata al loro tasso di cambiamento, e la velocità di variazione di una funzione sinusoidale si traduce in un'altra funzione sinusoidale. Quindi, le onde elettromagnetiche possono propagarsi, e la generazione della tensione indotta dalla bobina è correlata alla variazione del flusso magnetico. Così, il campo magnetico variabile all'interno della bobina genera una tensione indotta, completare il processo di ricarica.
Ricarica wireless del telefono cellulare
La ricarica wireless del telefono cellulare è un metodo di ricarica relativamente nuovo. Il suo principio è semplice: separando il primario e il secondario dei trasformatori ordinari per raggiungere scopi wireless. In particolare, la velocità di funzionamento della ricarica wireless è elevata, e anche il nucleo di ferro può essere scartato, con la bobina diretta che svolge la funzione di trasferimento di energia.
Caratteristiche di base della tecnologia di ricarica wireless
Sicurezza
Da un punto di vista teorico, la tecnologia di ricarica wireless è innocua per la sicurezza umana. Il principio di risonanza utilizzato nella ricarica wireless è la risonanza del campo magnetico, che trasmette solo tra bobine che risuonano alla stessa frequenza, mentre altri dispositivi non possono accettare la banda. Il campo magnetico utilizzato è di per sé innocuo per il corpo umano. Tuttavia, essendo una nuova tecnologia, alcune persone potrebbero avere preoccupazioni iniziali, simile a quando sono emersi per la prima volta i poli delle antenne Wi-Fi e dei telefoni cellulari. In realtà, la tecnologia stessa è innocua.
Risonanza Magnetica
La tecnologia di ricarica wireless di Maiyuan utilizza la risonanza magnetica per trasmettere le cariche nei campi elettrici e magnetici tra il caricabatterie e il dispositivo. La bobina e il condensatore formano una risonanza tra il caricabatterie e il dispositivo.
Ampie applicazioni
Maiyuan sostiene che questo sistema potrà essere ampiamente utilizzato in futuro, come aree di ricarica per veicoli elettrici e trasmissione di potenza per chip di computer. Il tempo di ricarica richiesto dal sistema di ricarica sviluppato da questa tecnologia è notevolmente ridotto rispetto ai metodi attuali.
Tasso di conversione elevato
Il tasso di conversione della ricarica wireless Maiyuan è di diversi punti percentuali superiore a quello della ricarica via cavo. L’elevata conversione è fondamentale per l’applicazione globale dei caricabatterie wireless. Tuttavia, la tecnologia di ricarica wireless è limitata dalla distanza. Per lo sviluppo futuro, è necessario risolvere il problema del posizionamento preciso della banda d'onda e della portata del campo magnetico per la trasmissione a lunga distanza.
Sfide del chip principale
Il chip principale rappresenta una sfida significativa nell'applicazione della tecnologia di ricarica wireless nei prodotti. Controllo preciso della portata delle radiazioni, frequenza del campo magnetico, e altri controlli sono implementati da chip.
Riepilogo del problema
Collo di bottiglia per lo sviluppo delle applicazioni di mercato
- Imperfezioni della tecnologia di ricarica wireless principale
- Difficoltà nel raggiungere la trasmissione a lunga distanza
- Elevati requisiti hardware per il posizionamento a lunga distanza
- Adattamento controllato e di piccola altezza della risonanza del campo magnetico
- Gamma di applicazioni limitata
- Fattori di mercato – Gli sviluppatori sono riluttanti a investire pesantemente nella ricerca e nello sviluppo tecnologico a causa della psicologia del consumatore.
Pericolo di radiazioni
I ricercatori del MIT affermano che il corpo risponde fortemente ai campi elettrici ma poco ai campi magnetici, suggerendo che il sistema non influenzerebbe la salute umana. Tuttavia, questo è speculativo. Alcuni ricercatori esprimono preoccupazione, e sono necessari ulteriori esperimenti prima dell'applicazione nella vita reale. Come prodotto di ricarica elettronico, il caricabatterie stesso emette radiazioni, ma la potenza del caricabatterie wireless è ridotta, il tempo di ricarica è lungo, e la radiazione prodotta è minima, arrecando pochi danni alle persone.
Porto Unificato
Per evitare sprechi inutili e generare più rifiuti elettronici, La Cina sta implementando la standardizzazione unificata delle porte dei caricatori dei telefoni cellulari. La tecnologia di ricarica wireless è destinata a diventare popolare, utilizzabile non solo per i telefoni cellulari ma anche per le fotocamere digitali, iPhone, iPad, e quaderni. La giapponese Fujitsu mira a estendere questo successo dall’elettronica portatile alla ricarica dei veicoli elettrici. Il loro obiettivo finale è quello di creare un pubblico “punti di ricarica” sulle strade, fornendo convenienti servizi di ricarica 24 ore su 24, in qualsiasi condizione atmosferica, per dispositivi digitali portatili e utenti di veicoli elettrici. I caricabatterie wireless sono più intelligenti ed efficienti dal punto di vista energetico. Sebbene la loro efficienza riguardi 70%, uguale alle apparecchiature di ricarica cablate, hanno una funzione di spegnimento automatico quando sono completamente carichi, evitando inutili consumi energetici. I tassi di accettazione delle prestazioni sono in continuo miglioramento.
Ricevitore di ricarica integrato per telefono cellulare e standard di ricarica wireless unificato
Integrando un ricevitore di ricarica nei telefoni cellulari e stabilendo uno standard di ricarica wireless unificato, l’adozione e la comodità della ricarica wireless possono essere ulteriormente migliorate.
Panoramica della tecnologia di ricarica wireless
Per realizzare la ricarica wireless di telefoni cellulari e altri prodotti, devono esserci due parti: il trasmettitore, che è collegato alla rete elettrica e responsabile della trasmissione dell'energia elettrica in un ampio spazio, e il ricevitore, che viene generalmente installato sui prodotti elettronici e utilizzato per ricevere energia elettrica. La tecnologia di ricarica wireless ha iniziato a essere utilizzata nei prodotti di telefonia mobile. Prendendo come esempio l’iPhone, i produttori di ricarica wireless lo hanno rimontato e installato una sorta di “vestiti” simile a “buccia di mela”. Come ricevitore di ricarica wireless, appare sotto forma di aggiunta di una custodia di ricarica per telefono cellulare, ma i relativi prodotti modificati possono essere lanciati in Cina. Soprannominato il “Qi By,” la custodia supporta sia iPhone che BlackBerry, offrendo agli utenti l'accesso anticipato alla funzionalità senza dover sostituire i propri telefoni. All'inizio 2013, il ricevitore di ricarica wireless sarà completamente “dimagrito” e diventare un chip di ricezione della ricarica wireless integrato nei telefoni cellulari, grande solo quanto un'unghia. Nokia, Philips, LG, SAMSUNG, Sony Ericsson, iPhone, HTC, Google, ZTE, Affilato, CERCHIO, e molti altri produttori di telefoni cellulari di fama internazionale supportano questa tecnologia, e i caricabatterie wireless possono anche essere forniti in bundle con i telefoni cellulari in vendita.
Compatibilità e standard Qi
L'importanza della compatibilità
La chiave per la ricarica wireless dei telefoni cellulari è la compatibilità, e lo standard Qi può garantire la compatibilità del marchio. La tecnologia di ricarica wireless utilizza principalmente la tecnologia elettromagnetica. Il trasmettitore converte la corrente in elettromagnetica, e il telefono cellulare utilizza il chip ricevitore integrato per convertire l'elettromagnetismo in corrente per caricare il telefono cellulare. La chiave per promuovere la tecnologia di ricarica wireless è garantire che i caricabatterie wireless di diversi produttori siano compatibili.
Lo standard del Qi
La formulazione dello standard Qi consente alla ricarica wireless di avere una specifica tecnica unificata e garantisce la compatibilità dello stesso caricabatterie con più marche e prodotti. Menno Treffers, presidente della Wireless Charging Alliance, ha affermato che lo standard di ricarica wireless Qi utilizza la tecnologia di induzione elettromagnetica, che è più efficiente e più sicura di altre tecnologie. Lo standard di ricarica wireless Qi comprende tre aspetti: interfaccia, prestazione, e regolamenti. Questa è una sfida considerevole per la divulgazione della tecnologia di ricarica wireless. Perciò, i telefoni cellulari che superano lo standard Qi possono essere alimentati da qualsiasi stazione base di ricarica certificata Qi, base, o altri dispositivi ricaricabili. Il primo prerequisito di Qi per i dispositivi non è superiore a 5 watt, il che potrebbe rappresentare un grosso limite per alcuni produttori che desiderano che i laptop utilizzino anche la tecnologia di ricarica wireless.
Disponibilità sul mercato dei prodotti standard Qi
I produttori hanno lanciato prodotti di ricarica wireless standard Qi, e il mercato è vasto. Energizer, il più grande produttore mondiale di batterie e apparecchiature di illuminazione portatili (Energizzante) ha detto che presto lancerà un prodotto caricabatterie wireless che supporti lo standard Qi, e porterà innanzitutto una nuova esperienza di ricarica wireless agli utenti Apple iPhone3GS e Blackberry Blackberry Curve8900. Allo stesso tempo, secondo i dati forniti dalla società di ricerche di mercato iSuppli, il mercato delle apparecchiature di ricarica wireless ha raggiunto una scala di 14 miliardi di dollari USA 2013. Philips ha già iniziato a realizzare nuovi telefoni che includono la ricarica wireless. Il telefono cellulare Philips X723 è già apparso, ed è dotato di uno schermo 240X400 da 3,2 pollici con GPS e una fotocamera da 3 megapixel. La buona notizia è che la macchina viene fornita di serie con un caricabatterie wireless XeniumQ1 (Standard dell'alleanza di ricarica wireless Qi), ma l'orario di lancio e il prezzo specifici non sono stati ancora resi noti.
Ricevere l'antenna
Sebbene questo articolo si concentri sui caricabatterie, fornisce inoltre una panoramica delle antenne riceventi. Perché questo tipo di dispositivo di ricarica wireless è essenzialmente un trasformatore, il primario è installato nel caricabatterie, e il secondario è installato nel terminale.
Scegliere una buona antenna di ricarica
Poiché l'antenna ricevente che non corrisponde al caricabatterie causerà fluttuazioni di corrente nel circuito di ricarica, come scegliere una buona antenna di ricarica?
L'antenna terminale necessita di schermatura magnetica
Se l'antenna di ricarica è solo una bobina cava, quando si avvicinano oggetti metallici vicini, causerà correnti parassite, che ridurrà l'efficienza di ricarica, evitare che l'energia del caricabatterie si irradi, aumentare la corrente, e causare il surriscaldamento del caricabatterie.
Selezione del mezzo magnetico
Il supporto magnetico selezionato dal caricatore è diviso in due categorie: materiali magnetici organici e materiali magnetici inorganici. Il materiale magnetico organico può essere reso molto sottile e deformato, adatto per incollare la cover posteriore del telefono cellulare e utilizzato nel telefono cellulare; il materiale magnetico inorganico è costituito da ferrite sinterizzata, che è fragile e adatto per l'installazione in ampi spazi.
