大功率無線充電領域（無線充電）

隨著科學技術的發展，大功率無線充電技術在電動汽車、手持電子設備、人體醫療器械和通信等領域的應用越來越廣泛。 利用電磁互感現象，通過磁場耦合的兩個線圈可以完成電能的傳輸。我們來討論一下如何高效的完成電能的傳輸。這涉及到線圈如何纏繞放置，大功率無線充電功率如何控制。 這是我們實驗中使用的線圈。大線圈為電能傳輸線圈，用直徑為1.1mm的多股紗線纏繞四匝，直徑約為260mm。其中施加640kHz交流電，電流諧振由并聯電容完成，諧振電壓為12V。 接收線圈相對較小，同樣的紗線纏繞10匝，直徑約80mm。 為什么要用多股紗線纏繞線圈？ 這主要是因為收發線圈的尺寸和繞組匝數要減少，所以線圈的電感比較小，都在幾十微亨左右。為了提高傳輸功率密度，需要使用高頻交流信號進行功率傳輸。這里使用的頻率是640kHz。當高頻電流通過導線時，由于；電流趨膚效應；電流流向金屬絲的表面。在20度；約640kHz的高頻交流電流在銅線中的電流深度僅為0.0825mm。為了增加導線的表面積，減少電流損耗，需要使用多股紗包繞導線來繞制線圈。 感應接收線圈放在發射線圈中間，兩者之間存在電磁耦合。發射線圈通電后，接收線圈中會產生感應電動勢。經過整流，可以形成可充電的DC電流。 如果負載本身是一個發光二極管，它可以自己整流，所以LED在高頻電壓的驅動下可以整流發光。 實驗中使用的接收電路采用C1與接收線圈匹配形成諧振電路。采用兩個肖特基二極管完成倍壓整流，最高輸出電壓可達40V左右。如果使用全波整流，線圈的匝數需要加倍才能獲得相同的輸出電壓。 根據歷屆節能大賽的數據，一個制作精良的車模只需要消耗200焦耳就可以完成比賽。如果充電功率為20W，將200J電能充入儲能法拉電容需要10秒。由于今年會在比賽成績中記錄充電時間，所以增加充電功率是減少比賽時間的第一步。 動力輸出的限制是什么？ 對于電源，有兩個條件限制其最大輸出功率。一個是它的額定輸出功率。當輸出電壓不變時，最大輸出電流限制了功率輸出的上限。第二，電源的內阻。一般穩壓電源，在其額定輸出功率下，內阻很小。對于其他電源，如上述感應線圈經倍壓整流后形成的DC電源，其內阻決定了可以提速的最大功率。 在《電路原理》課程中已經講過，如果一個線性電源的開路電壓為U0，內阻為R0，那么當外接負載也為R0時，產生線性電源的最大輸出功率，輸出功率為U0 ^ 2/(4 * R0)。該功率是電源的最大可能輸出功率。如果這個功率大于電源的額定功率，則電源的最大功率無線充電由其額定功率決定。 接收線圈電源的內阻不一定是恒定的。測試整流后接收線圈的輸出電壓和輸出電流之間的曲線。由于輸出電壓并不隨電流的增加而線性下降，相應的電源內阻也不是一個常數。輸出電壓曲線的斜率隨著電流的增大而增大，因此相應的輸出動態內阻也隨之增大。 大功率無線充電就是這么回事。如果你有什么不明白的，請聯系我們。我們會盡力為您解答。