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電子產品怎樣完成無線充電?無線充電的分類和技術原理講解

五度易鏈 2018-12-10 3373 399

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使用手機、電腦,和其他電子設備時,總要連接一根數據線,在實際使用中會覺得很麻煩。而現在的很多電子產品已經支持了無線充電技術。   無線充電方式分為非放射性和放射性兩種類型。


  使用手機、電腦,和其他電子設備時,總要連接一根數據線,在實際使用中會覺得很麻煩。而現在的很多電子產品已經支持了無線充電技術。

  無線充電方式分為非放射性和放射性兩種類型。

  放射性的無線充電技術包括電波(微波)式和激光式,非放射性包括磁耦合式和電耦合式。

  現階段主要的使用磁耦合式進行電力傳輸,磁耦合式包含電磁感應式和磁共振式兩種方式。我們先認識一下這兩種方式。

  磁感應式和磁共振式都運用到了電磁感應原理。電磁感應也是發電機、變壓器等多數電力設備操作的基礎。

  變化磁通量中的導體會產生電動勢,稱為感應電動勢或感生電動勢。如果將此導體閉合成回路,電動勢會驅使電子流動,形成感應電流(感生電流)。這種磁場轉換電場的現象我們也叫做磁生電。

  電流也具有磁效應,即電流周圍會產生磁場,通過變化的電流產生磁場的現象,我們稱為電生磁。

  1.磁感應式無線充電

  


  磁感應式無線充電示意圖

  磁感應無線充電具有系統結構簡單,系統成本相對便宜和小型化等優點。但將磁感應應用于無線充電時,受到磁性材料不足的影響,會造成耦合度低的結果。

  所以在進行充電時,線圈之間需保持較近距離,因為線圈之間距離越大,部分磁通將會變為漏磁通無法傳輸,導致兩個線圈的磁耦合減弱。在實際使用中,我們也應該把手機和無線充電器靠緊,才能保證充電的進行。

  2.磁共振式無線充電

  


  磁共振式無線充電示意圖

  在電路中加入一些電容、電感等特殊的元件,適當連接后,會形成諧振電路。這就好像樂器行一定會有的調音工具──音叉一樣。輕敲音叉一次,它可以持續振動一段時間,同樣的,對諧振電路短暫通電,電路中也會產生維持 一段時間的訊號。

  磁共振式無線充電器則是用諧振器件(電感和電容)使發射端和接收端達到特定頻率,從而產生磁場共振,進而傳輸能量,即發射側與接收側的諧振頻率一致后進行電力輸送的方式。這個原理與聲音的共振原理相同。初中的時候我們都做過這樣的實驗,排列好振動頻率相同的音叉,一個發聲的話,其他的也會共振發聲。同樣,排列在磁場中的相同振動頻率的線圈,也可用一個向另一個供電。

  使用這樣的方式,線圈之間的距離不需要很近,線圈之間發生少量的位置偏移也不會影響電力傳輸,能夠實現為多臺移動設備進行充電。這種方式的缺點是系統結構相對復雜,成本較高,很難實現小型化設計。

  除了磁共振,一些科學家也在嘗試利用雷射光的光能來充電,有的在嘗試將電能透過和家用的 Wifi 網路相近的電波頻段實現電力傳送。


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