WiBotic 为无人机和机器人提供新型基于 GaN 的充电器和发射器

大功率自主充电系统市场正在以惊人的速度增长。WiBotic 公布了其在台式电池充电器和无线充电发射器方面的最新创新成果，用于无人机和采用 GaN 技术的自主移动机器人。新解决方案通过利用 GaN 技术并确保在最极端的操作条件下生存，从而提供更高的效率。当与 WiBotic 软件结合使用时，它们允许操作员跟踪和优化单个电池的性能，并完全自主或手动定义充电操作。其自适应匹配技术为感应功率传输提供了一种新方法，该公司称该方法可提供无人机和其他飞行设备所需的功率水平。

在接受《电力电子新闻》采访时，WiBotic 首席执行官 Ben Waters 指出，新产品包括被动冷却车载充电器、全密封 IP67 车载充电器、用于高达 150 W 的无人机的轻型车载充电器，以及两个使用 GaN Systems 最新氮化镓 (GaN) 技术的更小、更高效的发射器。

Waters 表示：“GaN 已在发射器的尺寸、温度和效率方面实现了大幅节省。“与 MOSFET 相比，GaN FET 上极低的栅极电容允许驱动栅极所需的功率少得多，从而提高效率并减小尺寸。与传统 MOSFET 相比，更高频率下的开关损耗也更低，从而提高了温度性能。”

氮化镓技术

与硅相比，GaN的主要优势在于其功率密度更高。这是由于导带和价带之间的间隙高于 LDMOS 技术，从而提供更高的击穿电压。高功率密度允许信号远距离传输，扩大基站的覆盖范围。它还支持更小的外形尺寸，在 PCB 上需要更少的空间。因此，设计人员可以在更小的空间内拥有更大的功率，从而降低成本。

“到目前为止，我们主要在发射器中使用 GaN，”沃特斯说。“GaN 可能对其他产品有所帮助，例如我们的独立台式电池充电器，我们可以在这些产品中提高 DC/DC 开关转换器的效率并减小其尺寸。例如，对于无人机应用，尺寸和重量对于任何车载充电器都至关重要。”

氮化镓的带隙为 3.2 eV，比硅的带隙高近 3 倍，相当于 1.1 eV。这意味着需要更多的能量来激发半导体导电带中的价电子。虽然这种特性限制了 GaN 在超低电压应用中的使用，但它的优势在于允许更高的击穿电压和更高的温度下更高的热稳定性。GaN 极大地提高了功率转换级的效率，在高效电压转换器的生产中可作为硅的宝贵替代品。 

WiBotic 的系统

WiBotic 技术已经发展到包括台式插入式电池充电器和完全自主的无线充电器，所有这些都与电池无关，可以通过 WiBotic Commander 软件进行网络连接和远程监控。使用 WiBotic 车载充电器，任何类型的电池都可以通过直流电源手动充电。这些车载充电器还可用于使用无线充电自动为设备充电。WiBotic 无线充电技术基于感应系统和谐振系统的优势，因为它结合了两者的优点。其获得专利的自适应匹配系统持续监控相对天线位置并动态调整硬件和固件参数以保持最高效率——以高功率水平提供可靠的充电，并跨越几厘米的垂直、水平、

WiBotic 无线充电系统由四个主要硬件组件组成：发射器单元、发射器天线线圈、车载充电单元和接收天线线圈。发射器单元可识别任何配备车载充电单元和接收器天线线圈的机器人，并自动激活以提供适量的能量。收集线圈为车载充电器电路提供能量。车载充电器将信号转换回直流电压并控制电池充电功能以安全地为各种电池充电。

图 1：WiBotic 无线电源解决方案的工作原理（来源：WiBotic）

OC-262 是一种被动冷却的车载充电器，已开发为适用于商业和政府应用的加固系统。被动冷却在恶劣的环境中特别有利，例如采矿、海洋勘探和农业，在这些环境中，水和灰尘是非常重要的问题。OC-262 由两种型号组成，一种具有 IP20 等级，适用于需要被动冷却但可能对环境更加开放的应用，另一种具有 IP67 等级，用于室外或极端环境。

“OC262 是我们的第一个被动冷却车载充电器，”沃特斯说。“特别是对于户外应用，我们听到许多客户要求能够完全密封电子设备。OC262 满足了这一需求。被动冷却减轻了任何设备、机器人、无人机、空间等的外部通风需求。”

图 2：WiBotic 发射器

图 3：WiBotic 车载充电器

另一种解决方案是适用于小型机器人的 OC-150 车载充电器，可根据电池电压提供高达 150 W 的总功率和高达 10 A 的电流。在发射器领域，TR-150 采用了 WiBotic 合作伙伴 GaN Systems Inc. 的最新高效 GaN 晶体管。它主要设计用于与新型 OC-150 车载充电器一起使用，但在部署时支持所有 WiBotic 车载充电器在不同的机器人舰队中。TR-300 发射器提供与 TR-150 相同的核心优势，但与 WiBotic 的 OC-262 或 OC-301 车载充电器配对时可提供高达 300 W 的功率。

“这些产品为充电和电源管理产品生态系统提供物联网连接，所有这些产品都由 WiBotic Commander 软件连接，”沃特斯说。“许多公司仍在努力实现完全自动化的部署，我们今天有可以帮助桌面充电的产品，随着事情继续朝着这个方向发展，这些相同的产品可以应用于完全自主充电。”

审核编辑 黄昊宇