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感应式与谐振式无线充电：休战可能是设计师的最佳选择
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2022-11-28
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随着移动设备制造商慢慢将这项技术整合到他们的设备中，无线充电正成为一个热门话题。无线充电的概念很简单：由振荡电磁场激励的线圈在靠近的次级线圈中感应出电流。在最佳条件下，该过程是高效的并有助于传输数十瓦的功率。当设计人员意识到他们需要解决两种看似相互竞争的无线充电方法时，问题就出现了。随着移动设备制造商慢慢将这项技术整合到他们的设备中，无线充电正成为一个热门话题。无线充电的概念很简单：由振荡电磁场激励的线圈在靠近的次级线圈中感应出电流。在最佳条件下，该过程是高效的并有助于传输数十瓦的功率。当设计人员意识到他们需要解决两种看似相互竞争的无线充电方法时，问题就出现了。对消费者的好处同样容易掌握。无线充电的广泛采用带来了类似于无处不在的无线连接的便利。智能手机和平板电脑用户将能够将手机放在办公桌、工作台或咖啡店的桌子上进行快速充电，而无需担心携带电压适配器或寻找电源插座。对消费者的好处同样容易掌握。无线充电的广泛采用带来了类似于无处不在的无线连接的便利。智能手机和平板电脑用户将能够将手机放在办公桌、工作台或咖啡店的桌子上进行快速充电，而无需担心携带电压适配器或寻找电源插座。然而，从设计师的角度来看，无线充电是比较模糊的。有两种替代技术和两个（以前是三个）对立的标准机构。这些对立的标准机构各自都接受这两种技术。竞争标准的优点有待其他人讨论（几家主要的消费电子产品制造商通过加入这两个联盟来对冲他们的赌注），此外，基于以前的标准冲突，整合是可能的结果。然而，替代技术非常值得深入分析。事实证明，它们是互补的而不是竞争的，因此，设计人员需要熟悉两者以确保他们为自己的应用做出最佳选择。本文旨在灌输这种熟悉感。然而，从设计师的角度来看，无线充电是比较模糊的。有两种替代技术和两个（以前是三个）对立的标准机构。这些对立的标准机构各自都接受这两种技术。竞争标准的优点有待其他人讨论（几家主要的消费电子产品制造商通过加入这两个联盟来对冲他们的赌注），此外，基于以前的标准冲突，整合是可能的结果。然而，替代技术非常值得深入分析。事实证明，它们是互补的而不是竞争的，因此，设计人员需要熟悉两者以确保他们为自己的应用做出最佳选择。本文旨在灌输这种熟悉感。需要效率？选择电感需要效率？选择电感著名的塞尔维亚裔美国工程师尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 在无线电力传输方面的开创性工作中，制定了今天适用的基本原则。特斯拉确定线环中的交流电会产生交变磁场，而交变磁场又会在附近的次级线圈中感应出交流电。通过将负载连接到次级线圈，可以使感应的交流电流做有用的工作（例如，为电池充电）。著名的塞尔维亚裔美国工程师尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 在无线电力传输方面的开创性工作中，制定了今天适用的基本原则。特斯拉确定线环中的交流电会产生交变磁场，而交变磁场又会在附近的次级线圈中感应出交流电。通过将负载连接到次级线圈，可以使感应的交流电流做有用的工作（例如，为电池充电）。初级线圈产生的磁场向所有方向辐射（大致相等），因此磁通量随距离迅速下降（遵循平方反比定律）。因此，次级线圈必须尽可能靠近初级线圈放置，以拦截最多的磁通量。此外，次级线圈捕获的能量与其呈现给磁场的横截面成正比。最佳横截面由与初级线圈尺寸相同、平行对齐且垂直间隔仅为几十毫米的次级线圈提供。各个线圈的间隔、排列和尺寸决定了对能量传输效率有重大影响的“耦合系数”。完美耦合，由此捕获初级线圈产生的所有磁通量，初级线圈产生的磁场向所有方向辐射（大致相等），因此磁通量随距离迅速下降（遵循平方反比定律）。因此，次级线圈必须尽可能靠近初级线圈放置，以拦截最多的磁通量。此外，次级线圈捕获的能量与其呈现给磁场的横截面成正比。最佳横截面由与初级线圈尺寸相同、平行对齐且垂直间隔仅为几十毫米的次级线圈提供。各个线圈的间隔、排列和尺寸决定了对能量传输效率有重大影响的“耦合系数”。
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