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Introducción básica
Definición y tecnología
Un cargador inalámbrico se refiere a un cargador que está conectado a un dispositivo terminal que debe cargarse sin un cable de alimentación de carga tradicional. Adopta la última tecnología de carga inalámbrica. Mediante el uso del campo magnético generado entre las bobinas, puede transmitir mágicamente energía eléctrica. La tecnología de acoplamiento inductivo se convertirá en un puente que conecta las estaciones y equipos base de carga.
Ventajas y desventajas
Tecnología de carga inalámbrica obtenida 20 patentes en 2007. Una variedad de dispositivos puede usar una estación base de carga, Hacer escenarios de carga con cable para teléfonos celulares, Reproductores de mp3, herramientas eléctricas, y otros adaptadores de potencia obsoletos. La ventaja de la tecnología de carga inalámbrica radica en su conveniencia y versatilidad. Sin embargo, Su desventaja es de baja eficiencia y su capacidad para proporcionar solo energía eléctrica.
Proceso histórico
Descubrimiento histórico
En la década de 1830, Michael Faraday descubrió que los cambios en el campo magnético circundante inducirían una corriente eléctrica en un cable. En la década de 1890, El científico nacido en serbio Nikola Tesla solicitó la primera patente. Desafortunadamente, La investigación en esta área se retrasó durante un siglo debido a la baja eficiencia de transmisión y los riesgos de seguridad.
Desarrollo posterior
El profesor Xu Shuyuan de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong desarrolló con éxito un “plataforma de carga de batería inalámbrica” en los primeros años, que puede cargar automáticamente varios productos electrónicos en una plataforma de carga a través de campos electromagnéticos de baja frecuencia. Los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts también han progresado en la transmisión de electricidad de forma inalámbrica.. El diseño de Soljacic para la transmisión de energía inalámbrica no radiativa tiene un límite de distancia, y su objetivo es aumentar la eficiencia a 70% a 80% Dentro de tres a cinco años.
Principio de trabajo
Resonancia e inducción
Los físicos han sabido durante mucho tiempo que la energía se transfiere de manera eficiente entre dos objetos que resuenan a la misma frecuencia. La tecnología de carga inalámbrica aprovecha este principio, Aplicar el principio de inducción de onda electromagnética y tecnología de inducción de CA relacionada. Utiliza bobinas correspondientes en los extremos de envío y recepción para enviar y recibir señales de CA inducidas para cargar.
Aplicación práctica
Un nuevo tipo de cargador inalámbrico, originalmente inventado por una empresa británica, Parece una almohadilla de ratón de plástico equipada con una densa variedad de pequeñas bobinas para generar un campo magnético y transmitir energía a un cargador dedicado. La bobina receptora, Hecho de herida de aleación magnética con alambre, se puede conectar fácilmente a equipos electrónicos. Esta nueva invención permite que se carguen múltiples dispositivos simultáneamente en cualquier parte del “almohadilla del ratón,” y el campo magnético generado es lo suficientemente débil como para no afectar los elementos cercanos que usan datos de grabación magnética.
Principios de carga inalámbrica
El sistema de carga inalámbrica adopta principalmente el principio de inducción electromagnética y realiza la transmisión de energía a través del acoplamiento de energía a través de bobinas. Como se muestra en la figura, Cuando el sistema está funcionando:
- El terminal de entrada convierte la alimentación de la red de CA en alimentación de CC a través del circuito rectificador de puente completo, o suministra directamente la energía al sistema con un terminal de DC de 24 V.
- Después de pasar por el módulo de gestión de energía, La corriente continua de salida se convierte en una corriente alterna de alta frecuencia por el oscilador de cristal activo de 2 m y se suministra al devanado primario.
- La energía se acopla a través de dos bobinas inductivas, y la salida de corriente por la bobina secundaria se convierte en corriente continua por el circuito de conversión de recepción para cargar la batería.
Un campo magnético cambiante producirá un campo eléctrico cambiante, y viceversa. Sus magnitudes están relacionadas con su tasa de cambio, y la tasa de cambio de una función sinusoidal da como resultado otra función sinusoidal. Por eso, Las ondas electromagnéticas pueden propagar, y la generación del voltaje inducido de la bobina está relacionada con el cambio en el flujo magnético. De este modo, El campo magnético cambiante dentro de la bobina genera un voltaje inducido, Completando el proceso de carga.
Carga inalámbrica de teléfono móvil
La carga inalámbrica del teléfono móvil es un método de carga relativamente novedoso. Su principio es sencillo: Separar los transformadores primarios y secundarios de los ordinarios para lograr fines inalámbricos. Notablemente, La tasa de trabajo de la carga inalámbrica es alta, e incluso el núcleo de hierro se puede descartar, con la bobina directa logrando la función de la transferencia de energía.
Características básicas de la tecnología de carga inalámbrica
Seguridad
Desde una perspectiva teórica, La tecnología de carga inalámbrica es inofensiva para la seguridad humana. El principio de resonancia utilizado en la carga inalámbrica es la resonancia del campo magnético, que solo transmite entre bobinas que resonan a la misma frecuencia, mientras que otros dispositivos no pueden aceptar la banda. El campo magnético utilizado es en sí mismo inofensivo para el cuerpo humano.. Sin embargo, Ser una nueva tecnología, Algunas personas pueden tener preocupaciones iniciales, Similar a cuando surgieron Wi-Fi y los postes de antena de teléfonos móviles por primera vez. En realidad, La tecnología en sí es inofensiva.
Resonancia magnética
La tecnología de carga inalámbrica de Maiyuan utiliza resonancia magnética para transmitir cargas en los campos eléctricos y magnéticos entre el cargador y el dispositivo. La bobina y el condensador forman una resonancia entre el cargador y el dispositivo.
Aplicaciones amplias
Maiyuan afirma que este sistema puede usarse ampliamente en el futuro, tales como áreas de carga para vehículos eléctricos y transmisión de energía para chips de computadora. El tiempo de carga requerido por el sistema de carga desarrollado por esta tecnología se reduce significativamente en comparación con los métodos actuales.
Alta tasa de conversión
La tasa de conversión de la carga inalámbrica de Maiyuan es varios puntos porcentuales más altos que la de la carga cableada. La alta conversión es crucial para la aplicación global de cargadores inalámbricos. Sin embargo, La tecnología de carga inalámbrica está limitada por la distancia. Para el desarrollo futuro, Es necesario resolver el problema del posicionamiento preciso de la banda de onda y el rango de campo magnético para la transmisión de larga distancia.
Desafíos de chips básicos
El chip central es un desafío importante en la aplicación de la tecnología de carga inalámbrica en los productos. Control preciso del rango de radiación, frecuencia de campo magnético, y otros controles son implementados por chips.
Resumen de problemas
Cuello de botella de desarrollo de aplicaciones de mercado
- Tecnología de carga inalámbrica central imperfecciones
- Dificultad para lograr la transmisión a larga distancia
- Altos requisitos de hardware para el posicionamiento de larga distancia
- Combinación de altura controlada y pequeña de resonancia de campo magnético
- Rango de aplicación limitado
- Factores de mercado – Los desarrolladores dudan en invertir mucho en investigación y desarrollo de tecnología debido a la psicología del consumidor.
Peligro de radiación
Los investigadores del MIT afirman que el cuerpo responde fuertemente a los campos eléctricos pero apenas a los campos magnéticos, sugerir que el sistema no afectaría la salud humana. Sin embargo, esto es especulativo. Algunos investigadores expresan su preocupación, y son necesarios más experimentos antes de la aplicación de la vida real. Como producto de carga electrónica, el cargador en sí emite radiación, Pero el poder del cargador inalámbrico es pequeño, El tiempo de carga es largo, y la radiación producida es mínima, Presentar poco daño a la gente.
Puerto unificado
Para evitar desechos innecesarios y generar más desechos electrónicos, China está implementando la estandarización unificada de los puertos de cargadores de teléfonos móviles. La tecnología de carga inalámbrica está preparada para ser popular, utilizable no solo para teléfonos móviles sino también para cámaras digitales, iPhones, iPads, y cuadernos. Fujitsu de Japón tiene como objetivo extender este éxito desde la electrónica portátil hasta la carga de vehículos eléctricos. Su objetivo final es establecer público “puntos de carga” en calles, Proporcionando convenientes servicios de carga para todo clima de 24 horas para dispositivos digitales portátiles y usuarios de vehículos eléctricos. Los cargadores inalámbricos son más inteligentes y eficientes en energía. Aunque su eficiencia se trata 70%, igual al equipo de carga cableado, Tienen una función de cierre automático cuando están completamente cargados, Evitar el consumo innecesario de energía. Las tasas de aceptación del rendimiento están mejorando continuamente.
Receptor de carga incorporado de teléfono móvil y estándar de carga inalámbrica unificada
Integrando un receptor de carga en teléfonos móviles y estableciendo un estándar de carga inalámbrica unificado, La adopción y la conveniencia de la carga inalámbrica se pueden mejorar aún más.
Descripción general de la tecnología de carga inalámbrica
Para realizar la carga inalámbrica de teléfonos móviles y otros productos, Debe haber dos partes: el transmisor, que está conectado a la fuente de alimentación y es responsable de transmitir energía eléctrica a un espacio amplio, y el receptor, que generalmente se instala en productos electrónicos y se usa para recibir energía eléctrica. La tecnología de carga inalámbrica ha comenzado a usarse en productos de teléfonos móviles. Tomando el iPhone como ejemplo, Los fabricantes de carga inalámbrica lo han reajustado e instalado una especie de “ropa” similar a “cáscara de manzana”. Como receptor de carga inalámbrico, Aparece en forma de agregar un estuche de carga de teléfono móvil, Pero los productos modificados relacionados se pueden lanzar en China. Denominado el “Qi a través de,” El caso admite tanto iPhones como blackberrys, Dar a los usuarios acceso temprano a la función sin tener que reemplazar sus teléfonos. A principios de 2013, El receptor de carga inalámbrico estará completamente “adelgazado” y convertirse en un chip de recepción de carga inalámbrica integrada en teléfonos móviles, Solo tan grande como una uña. Nokia, Philips, LG, Samsung, Sony Ericsson, iPhone, HTC, Google, Zte, Afilado, BORDE, y muchos otros fabricantes de teléfonos móviles de renombre internacional admiten esta tecnología, y los cargadores inalámbricos también pueden inclinarse con teléfonos móviles a la venta.
Compatibilidad y el estándar de Qi
La importancia de la compatibilidad
La clave para la carga inalámbrica de los teléfonos móviles es la compatibilidad, y el estándar QI puede garantizar la compatibilidad de la marca. La tecnología de carga inalámbrica utiliza principalmente tecnología electromagnética. El transmisor convierte la corriente en electromagnético, y el teléfono móvil utiliza el receptor de chip incorporado para convertir el electromagnético en corriente para cargar el teléfono móvil. La clave para la promoción de la tecnología de carga inalámbrica es garantizar que los cargadores inalámbricos de varios fabricantes sean compatibles..
El estándar de Qi
La formulación del estándar QI permite que la carga inalámbrica tenga una especificación técnica unificada y garantice la compatibilidad del mismo cargador con múltiples marcas y productos. Menno Treffers, Presidente de la Alianza de carga inalámbrica, dijo que el estándar de carga inalámbrica QI utiliza tecnología de inducción electromagnética, que es más eficiente y más seguro que otras tecnologías. El estándar de carga inalámbrica QI incluye tres aspectos: interfaz, actuación, y regulaciones. Este es un desafío considerable para la popularización de la tecnología de carga inalámbrica. Por lo tanto, Los teléfonos móviles que pasan el estándar QI pueden ser alimentados por cualquier estación base de carga certificada por Qi, base, u otros dispositivos recargables. El primer requisito previo de Qi para dispositivos no es más alto que 5 vatios, que puede ser una gran limitación para algunos fabricantes que desean que las computadoras portátiles también usen tecnología de carga inalámbrica.
Disponibilidad del mercado de productos estándar de Qi
Los fabricantes han lanzado productos de carga inalámbrica estándar de Qi, y el mercado es extenso. El fabricante de equipos de equipos de iluminación portátiles más grandes del mundo Energizer Energizer (Enchufador) dijo que pronto lanzará un producto de cargador inalámbrico que admite el estándar QI, y primero traerá una nueva experiencia de carga inalámbrica a los usuarios de Apple iPhone3GS y BlackBerry BlackBerry Curve8900. Al mismo tiempo, Según los datos proporcionados por la compañía de investigación de mercado ISUPPLI, El mercado de equipos de carga inalámbricos alcanzó una escala de 14 mil millones de dólares estadounidenses en 2013. Philips ya ha comenzado a hacer nuevos teléfonos que incluyen carga inalámbrica. El teléfono móvil Philips X723 ya ha aparecido, y cuenta con una pantalla 240x400 de 3.2 pulgadas con GPS y una cámara de 3 megapíxeles. La buena noticia es que la máquina viene de serie con un cargador inalámbrico XeniumQ1 (Qi Wireless Charge Alliance Standard), Pero el tiempo de lanzamiento y el precio específicos aún no se han revelado.
Recibir antena
Aunque este artículo se centra en los cargadores, También proporciona una descripción general de las antenas recibidas. Porque este tipo de dispositivo de carga inalámbrica es esencialmente un transformador, el primario se instala en el cargador, y el secundario se instala en la terminal.
Elegir una buena antena de carga
Porque la antena receptora que no coincide con el cargador causará fluctuaciones de corriente en el circuito de carga, Cómo elegir una buena antena de carga?
La antena terminal necesita blindaje magnético
Si la antena de carga es solo una bobina hueca, Cuando se acercan los objetos de metal cercanos, causará la corriente de Eddy, que reducirá la eficiencia de carga, evitar que la energía del cargador se irrade, aumentar la corriente, y hacer que el cargador se calienta.
Selección de medio magnético
El medio magnético seleccionado por el cargador se divide en dos categorías: Materiales magnéticos orgánicos y materiales magnéticos inorgánicos. El material magnético orgánico se puede hacer muy delgado y deformado., que es adecuado para unir la contraportada del teléfono móvil y utilizado en el teléfono móvil; El material magnético inorgánico está hecho de ferrita sinterizada, que es frágil y adecuado para la instalación en espacios grandes.
