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隨著現(xiàn)在科技發(fā)展，大功率無線充電技術(shù)的應(yīng)用在現(xiàn)今電動(dòng)汽車領(lǐng)域、手持電子設(shè)備、人體醫(yī)療器械、通信領(lǐng)域也都有著非常廣泛的應(yīng)用。

利用電磁互感現(xiàn)象，通過磁場(chǎng)耦合的兩個(gè)線圈可以完成電能的傳輸。我們探討一下如何高效完成電能的傳輸。這其中涉及到線圈如何繞制、擺放以及如何控制大功率無線充電功率等。

這是我們做實(shí)驗(yàn)所使用的線圈。其中大的線圈是電能發(fā)射線圈，使用直徑為1.1mm的多股紗包線繞制四匝，直徑約為260mm。其中通有640kHz的交流電，通過并聯(lián)電容完成電流諧振，諧振電壓為12V。

接收線圈比較小，使用同樣的紗包線繞制10匝，直徑在80mm左右。

問為什么使用多股紗包線繞制線圈？

這主要是因?yàn)橐档桶l(fā)射接收圈的尺寸、減少繞制匝數(shù)，所以線圈的電感量都比較小，都在幾十微亨左右。為了提高傳輸電能密度，需要使用高頻交流信號(hào)進(jìn)行電能傳輸。這里使用的是640kHz。

高頻電流經(jīng)過導(dǎo)線時(shí)，由于“電流趨膚效應(yīng)”，電流趨向于導(dǎo)線的表面。在20°左右，640kHz的高頻交流電流在銅線內(nèi)電流深度只有0.0825mm。為了增加導(dǎo)線的表面積，降低電流損耗，需要使用多股的紗包線繞制線圈。

將感應(yīng)接收線圈放在發(fā)射線圈中間，它們之間存在電磁耦合。在發(fā)射線圈通電以后，就會(huì)在接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。經(jīng)過整流之后，便可以形成可以充電的直流電流。

如果負(fù)載本身是發(fā)光二極管，它自己就可以完成整流，因此LED可以在高頻電壓驅(qū)動(dòng)下完成整流發(fā)光。

實(shí)驗(yàn)所用的接受電路，利用C1與接收線圈匹配成諧振回路。使用兩個(gè)肖特基二極管完成倍壓整流，輸出電壓的最高可以在40V左右。如果使用全波整流，在獲得同樣的輸出電壓的情況下，需要將線圈的匝數(shù)增加一倍。

根據(jù)往屆節(jié)能比賽數(shù)據(jù)來看，制作精良的車模可以只消耗200焦耳完成比賽。如果充電功率為20W，那么需要花費(fèi)10秒鐘的時(shí)間便可以在儲(chǔ)能法拉電容上充入200焦耳的電能。由于今年比賽中將充電時(shí)間記入比賽成績(jī)，提高充電功率是減少比賽時(shí)間的第一個(gè)環(huán)節(jié)。

電源輸出功率受什么限制？

對(duì)于一個(gè)電源，限制它最大輸出功率有兩個(gè)條件。一是它的額定輸出功率。在輸出恒壓的情況下，輸出最大電流就限制了電源輸出功率的上限。二是電源的內(nèi)阻大小。一般穩(wěn)壓電源，在它的額定輸出功率下，內(nèi)阻都很小。對(duì)于其它電源，比如上面的感應(yīng)線圈經(jīng)過倍壓整流吧形成的直流電源，它的內(nèi)阻就決定了所能夠提速的最大功率。

在電路原理課程中，曾經(jīng)講過，一個(gè)線性電源，如果開路電壓是U0，內(nèi)阻為R0，那么它能夠最大輸出的功率是在外部負(fù)載也是R0的時(shí)候產(chǎn)生，此時(shí)輸出功率為 U0^2/(4*R0)。這個(gè)功率是該電源最大可能輸出功率。如果這個(gè)功率大于電源的額定功率，則電源的最大功率無線充電有它的額定功率決定。

接收線圈電源的內(nèi)阻未必是恒定的。測(cè)試了接收線圈整流后輸出電壓與輸出電流之間的曲線。由于輸出電壓并不是隨著電流增加線性下降，所以對(duì)應(yīng)的電源內(nèi)阻不是一個(gè)常量。輸出電壓曲線斜率隨著電流增加而變大，所以對(duì)應(yīng)的輸出動(dòng)態(tài)內(nèi)阻也增加。

關(guān)于大功率無線充電就為大家介紹到這里了，有什么不明白的地方可以和我們聯(lián)系，我們一定盡力為您解答的。