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精工爱普生开发成功电源传输效率高达70%的非接触式电源传输模块

2004-03-03 11:03:55 来源:网博电源网
    精工爱普生开发成功传输效率高达约70%的非接触式电源传输模块。此模块是利用电磁感应原理,从输电端模块向受电端模块传输电能而无需通过触点。输电端模块集成了初级线圈和线圈的驱动电路等,充电端模块则集成了次级线圈和二极管整流器、滤波电容器。此项技术将应用于个人数字助理(PDA)和手机等的蓄电池充电及工业用传感器非接触式供电等领域。 

  很早以前就有利用电磁感应进行非接触式电源传输的技术。向输电端线圈加入交流电,输电端与受电端之间就会产生互感,从而使受电端产生电能。此项技术已应用于PHS终端和电动剃须刀等充电设备。但精工爱普生半导体事业部IC设计部的石泽孝二部长认为:电源传输效率\"非常低,只有20~30%左右\"。 

  以往的充电系统之所以输电效率低下,是因为需在铁氧体等铁心上缠绕导线,并使线圈匝数尽可能增多的缘故。线圈匝数增多,可以提高受电端线圈的输出电压,但铁心所产生的损耗和线圈所产生的损耗使输入的部分电能变成热量损耗掉了。而且以前为了增加线圈的匝数,使用的是细导线。所以就导致了线圈无法传输大电流的问题。 

   此次,精工爱普生采用了平面状的线圈,而不再使用铁心,并且线圈的匝数也大大减少。这样,大大降低了铁心和线圈造成的损耗。 

  因为充电端输出的电压是和线圈的匝数成比例的,所以,仅采取这些措施,就会使受输电端线圈输出的电压减小。 

  为此,该公司将着眼点放在输电端的交流电上,大大提高了其频率,可能是使用了几百kHz~1MHz多的频率。因为受电端输出的电压是随着输电端线圈所产生磁场变化的速度而改变的,所以提高交流电的频率,就可以得到与增加线圈匝数同等的效果。据说该公司除了提高频率,还改变了波形。 

  受电端和输电端使用同等大小的线圈。两个线圈的直径均为27mm,厚度为0.8mm~0.9mm左右。据说这种规格的线圈最大可传输5W的电能。石泽孝二说:\"我们仔细研究过线圈的形状等,以使线圈的相位特性与耦合因子最适合交流电频率。现在,两个线圈间的电源传输效率可以达到90%左右。\" 

  线圈间的输电效率提高了,对输电端和受电端相对位置偏差的要求就可以稍有放宽。假设输电端和受电端的线圈正好重合时的输电效率为100%,那么当两个线圈垂直偏差2mm或水平偏差6mm时,或者是两个线圈构成的角度呈水平偏差5度时,输电效率最小也可以确保在80%。石泽孝二说:\"这样,在电脑用的无线鼠标内安上受电端模块、由内置于鼠标垫中的输电端模块向鼠标供电的使用方法就会成为可能。\"
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