Análisis profundo del principio de carga inalámbrica

- May 16, 2018-

Con la continua popularidad de los dispositivos electrónicos de consumo alimentados por batería, como reproductores multimedia portátiles, teléfonos inteligentes y tabletas, las casas se inundan con una gran cantidad de cargadores y cables diferentes. El concepto de cargar el dispositivo de forma inalámbrica, es decir, sin ninguna conexión directa, ha estado en proceso por algún tiempo, y está atrayendo rápidamente el interés de las personas para hacerlo más flexible y útil. Sin embargo, ¿cuáles son las diferentes tecnologías de diseño y desafíos con los que los ingenieros deben lidiar?


Debido a que no es necesario usar cable con cable, existen muchos lugares atractivos para la carga inalámbrica de dispositivos de consumo. Quizás debería decirse más claramente que el propósito de la carga inalámbrica es proporcionar una nueva forma de cargar la batería del dispositivo a través de formas innovadoras distintas a los cables o conectores.


Los métodos de carga inalámbrica se han vuelto muy populares en muchos dispositivos de consumo como los cepillos de dientes eléctricos. Uno de los métodos más importantes es el método de detección basado en la ley de Maxwell. Es decir, el campo magnético de una bobina cambia en otra bobina que está acoplada a ella. Generar actual. Aunque los métodos de detección que utilizan campos magnéticos son adecuados para muchos dispositivos pequeños como los descritos anteriormente, el uso de este método en dispositivos electrónicos de consumo más modernos, como tabletas y teléfonos inteligentes, enfrenta muchos desafíos de diseño de ingeniería.


A medida que aumenta la potencia suministrada a la batería, también aumentan los requisitos relativos de eficiencia o flexibilidad para colocar la bobina acoplada. La consideración principal de este método de detección es cómo controlar la interferencia electromagnética (EMI) generada o la energía "enviada" y la señal transmitida a la recepción de & apos; dispositivo que usa el campo magnético de detección. El dispositivo receptor luego convierte la energía del campo magnético en energía eléctrica y carga la batería. Wi-Fi, Bluetooth, Near Field Communication (NFC), sistemas celulares y radio FM son ejemplos de muchos métodos inalámbricos de conexión de voz y datos que pueden estar sujetos a tales campos electromagnéticos.


Por supuesto, otra consideración es hacer que la eficiencia de transferencia de potencia sea lo más alta posible, incluso bajo restricciones desafiantes tales como mayores niveles de potencia y errores de ubicación más amplios. En los últimos años, la industria ha presentado muchas ideas nuevas sobre cómo implementar la tecnología de carga de detección, pero el progreso de evitar los efectos de EMI no es tan fácil como se esperaba, ya que lograr el cumplimiento de EMI requiere un arduo esfuerzo.


Los desafíos recientes en esta área se han desarrollado aún más gracias a los incansables esfuerzos de Wireless Charging Alliance (WPC). WPC es un plan de acción de la organización Consumer Electronics (CEA) en los Estados Unidos. Su propósito es fomentar una mayor investigación y desarrollo y hacer que la carga inalámbrica sea más convincente, por lo que es favorecida por los grupos de consumidores más grandes.


Otra limitación bien conocida del método de detección es la necesidad de emparejar con precisión el cargador y el dispositivo cargado, que se puede describir mejor con un ejemplo de cepillo de dientes eléctrico. Hay una pequeña torre en el sustrato del cargador que se eleva desde el sustrato sobre el cual se coloca el cepillo de dientes a cargar. Con este método, dos bobinas se pueden combinar perfectamente para garantizar la transmisión de energía magnética. Cualquier ligera desalineación perderá completamente la capacidad de transmisión de potencia. Este método de uso es obviamente inconveniente cuando se usan otros dispositivos que requieren niveles de potencia ligeramente más altos, como teléfonos inteligentes o tabletas. Finalmente, hay un problema de cómo resolver el problema de la pérdida de calor eléctrico. Cuanto mayor sea la potencia del cargador, mayor será la pérdida de calor. Esto es aún más un problema para las baterías de iones de litio altamente sensibles y es probable que genere tensión en los componentes en los diseños de electrónica de consumo altamente compactos de la actualidad.


El uso de la arquitectura del condensador es otro método de carga inalámbrico que puede reemplazar la carga inalámbrica del campo magnético. El principio de este método es similar a la ley de campo eléctrico de Maxwell. Este concepto ha sido adoptado por Murata y ha sido ampliamente introducido en nuevos diseños. El enfoque de la compañía es usar un campo eléctrico cuasiestático y transmitir energía a través de un condensador, que consta de dos electrodos que son elementos separados físicamente. Al unir estos dos componentes se crea una serie de condensadores que se pueden utilizar para transmitir energía