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有趣的QI充电技术

有趣的QI充电技术

有趣的无线QI充电技术,解放你的手机,不再使用有线的充电器束缚你的手机。让你随时都可方便的对手机进行充电。

1、简介
无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器,采用了最新的无线充电技术,无线充电技术在 2007 年获得了 20 项专利,多种设备可以使用一台充电基站、手机、MP3 播放器、电动工具和其他的电源适配器的有线充电情况将不会存在了。通过使用线圈之间产生的磁场,神奇的传输电能,电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。当前的大部分充电器,例如iPod 和iPhone ,都通过金属电线直接接触的方式,给设备内置电池充电。无线充电技术的优势在于便捷性和通用性。缺点就是效率低和只能提供电能。而Apple 的Dock 连接器不仅仅提供电能,同时还能把音频和视频文件通过USB 接口同步到设备上。不过,无线充电技术还是会给 WiFi 和电池技术带来进步的。对于不需要数据传输的设备来说,这一新技术将会大大减少用户所需各种充电器的数量。另外,通过采用无线充电技术,公共移动设备充电站将会有可能成为现实。

2、发展历史
早在19世纪30年代,迈克尔·法拉第就发现,周围磁场的变化将在电线中产生电流。19世纪90年代,塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉就申请了最初的一个专利。
但遗憾的是,这方面的研究延迟了一个世纪。最大的障碍是传输效率太低又存在危险。电磁辐射只适合传送信息,并不适合传送能量。因为辐射无定向性可言,能量将会浪费在无用的空间中。有人设想使用定向电磁辐射,比如激光,但其可操作性不强且极具危险性。
香港城市大学电子工程学系许树源教授在早几年曾成功研制出“无线电池充电平台”,可将数个电子产品放在一个充电平台上,不需外接电线,透过低频电磁场自动充电,充电时间与传统充电器无异。但这一技术仍需要产品与充电器接触,它主要利用的是近场电磁耦合原理。
美国麻省理工学院的研究人员在无线传输电力方面取得了新进展,他们用两米外的一个电源,“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡
索利亚契奇的设计,非辐射无线能量传输有距离的限制,接收器越小则这个距离越短。他计算出笔记本电脑大小的物体可以在几米的范围内接受无线能量传输,“这样在每个房间安装一个发射源,就可以给整个住宅的笔记本电脑供电了。”
索利亚契奇希望通过使用不同材料和改进技术,把效率提高到70%至80%。他们相信,改进后的设备将在3到5年内为笔记本电脑、移动电话以及其他设备进行无线充电。

3、工作原理
物理学家早就知道,在两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量,而不同频率物体之间的相互作用较弱。歌唱家演唱能将装有不同水量瓶子中的一个震碎,而不影响其他瓶子就是这个道理。这也好比我们荡秋千时,只需坐在上面让下垂的双腿同步摆动就能给秋千带来动力一样。

无线充电技术正是利用了这个原理。同样,无线充电技术也应用了电磁波感应原理,及相关的交流感应技术,在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术, 用户只需要将充电设备放在一个“平板”上即可进行充电,这样的充电方式过去曾经出现在手表和剃须刀上,但是当时无法针对大容量锂离子电池进行有效充电。
最初由英国一家公司发明了一种新型无线充电器,它看上去就像一块塑料鼠标垫,这个“鼠标垫”里装有密集的小型线圈阵列,因此可产生磁场,将能量传输给装有专用接收线圈的电子设备,从而进行充电。接收线圈由磁性合金绕以电线制成,大小和形状都与口香糖相似,所以可以很方便地贴在电子设备上。将手机等放在垫上就能充电,并能同时给多个设备充电。
 
充电技术此前已经出现,但这项新发明更为方便实用。手机等设备只要贴上接收线圈,放置在“鼠标垫”上的任一位置都可充电,不像以前的一些技术那样需要精确定位。几个设备同时放在垫子上,可以同时进行充电。充电器产生的磁场很弱,能够给设备充电但不会影响附近的信用卡、录像带等利用磁性记录数据的物品。无线充电系统主要采用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。如图所示,系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电,或用24V直流电端直接为系统供电。
经过电源管理模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。通过2个电感线圈耦合能量,次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电。
变化的磁场会产生变化的电场,变化的电场会产生变化的磁场,其大小均与它们的变化率有关系,而正弦函数的变化率是另外一个正弦函数,所以电磁波能够传播出去,而感应电压的产生与磁通量的变化相关,所以线圈内部变化的磁场产生感应电压,从而完成充电过程。
手机无线充是比较新颖的充电方式,其原理其实很简单,就是将普通的变压器主次级分开来达到无线的目的。当然,无线充的工作平率比较高,甚至可以抛弃铁心直接线圈之间就可以达到能量传递的作用。
 

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