Analyse profonde du principe de charge sans fil

- May 16, 2018-

Avec la popularité continue des appareils électroniques grand public alimentés par batterie tels que les lecteurs multimédias portables, les téléphones intelligents et les tablettes électroniques, les foyers sont inondés d'un grand nombre de chargeurs différents et de câbles groupés. Le concept de la recharge sans fil de l'appareil, c'est-à-dire sans connexion directe, est en cours depuis un certain temps et il suscite rapidement l'intérêt des gens pour le rendre plus flexible et plus utile. Cependant, quelles sont les différentes technologies de conception et les défis auxquels les ingénieurs doivent faire face?


Comme il n'est pas nécessaire d'utiliser un câble câblé, il existe de nombreux endroits attrayants pour la recharge sans fil des appareils grand public. Peut-être devrait-on dire plus clairement que le but de la recharge sans fil est de fournir une nouvelle façon de charger la batterie de l'appareil par des moyens innovants autres que des fils ou des connecteurs.


Les méthodes de chargement sans fil sont devenues très populaires dans de nombreux appareils grand public tels que les brosses à dents électriques. L'une des méthodes les plus importantes est la méthode de détection basée sur la loi de Maxwell. C'est-à-dire que le champ magnétique d'une bobine change dans une autre bobine qui lui est couplée. Générer du courant. Bien que les méthodes de détection utilisant des champs magnétiques conviennent à de nombreux petits appareils tels que ceux décrits ci-dessus, l'utilisation de cette méthode dans des appareils électroniques grand public plus modernes tels que les tablettes et les smartphones pose de nombreux problèmes de conception.


Lorsque la puissance fournie à la batterie augmente, les exigences relatives d'efficacité ou de flexibilité pour la mise en place de la bobine couplée augmentent également. La principale considération de cette méthode de détection est de savoir comment contrôler l'énergie générée ou «émise» par l'interférence électromagnétique (EMI) et le signal transmis à l'opérateur & apos; dispositif utilisant le champ magnétique de détection. Le dispositif de réception convertit ensuite l'énergie du champ magnétique en énergie électrique et charge la batterie. Le Wi-Fi, le Bluetooth, la communication en champ proche (NFC), les systèmes cellulaires et la radio FM sont des exemples de nombreuses méthodes de connexion voix et données sans fil pouvant être soumises à de tels champs électromagnétiques.


Bien sûr, une autre considération est de rendre l'efficacité du transfert de puissance aussi élevée que possible, même dans des conditions difficiles telles que des niveaux de puissance plus élevés et des erreurs de placement plus importantes. Au cours des dernières années, l'industrie a présenté de nombreuses nouvelles idées sur la mise en œuvre de la technologie de charge de détection, mais les progrès réalisés pour éviter les effets EMI ne sont pas aussi faciles qu'attendu.


Les défis récents dans ce domaine ont été davantage développés grâce aux efforts inlassables de la Wireless Charging Alliance (WPC). WPC est un plan d'action de l'organisation Consumer Electronics (CEA) aux États-Unis. Son but est d'encourager la poursuite de la recherche et du développement et de rendre la recharge sans fil plus attrayante, de sorte qu'elle est favorisée par les grands groupes de consommateurs.


Une autre contrainte bien connue de la méthode de détection est la nécessité de coupler avec précision le chargeur et le dispositif chargé, ce qui peut être mieux décrit avec un exemple de brosse à dents électrique. Il y a une petite tour sur le substrat du chargeur qui s'élève du substrat sur lequel la brosse à dents à charger est placée. En utilisant cette méthode, deux bobines peuvent être parfaitement adaptées pour assurer la transmission de l'énergie magnétique. Tout léger désalignement va complètement perdre la capacité de transmission de puissance. Cette méthode d'utilisation est évidemment gênante lors de l'utilisation d'autres appareils qui nécessitent des niveaux de puissance légèrement plus élevés, tels que les téléphones intelligents ou les tablettes. Enfin, il y a un problème de comment résoudre le problème de la perte de chaleur électrique. Plus la puissance du chargeur est élevée, plus la perte de chaleur est importante. Ceci est encore plus un problème pour les batteries lithium-ion très sensibles, et est susceptible de créer une contrainte de composant dans les conceptions d'électronique grand public très compactes d'aujourd'hui.


L'utilisation de l'architecture de condensateur est une autre méthode de charge sans fil qui peut remplacer la charge sans fil de champ magnétique. Le principe de cette méthode est similaire à la loi de Maxwell sur le champ électrique. Ce concept a été adopté par Murata et a été largement introduit dans de nouveaux modèles. L'approche de la société consiste à utiliser un champ électrique quasi-statique et à transmettre l'énergie à travers un condensateur constitué de deux électrodes qui sont des éléments physiquement séparés. En rapprochant ces deux composants l'un de l'autre, on crée une série de condensateurs pouvant être utilisés pour transmettre l'énergie