reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Pixabay Technologie | 02 marca 2017

Konstrukcja ekosystemu ładowania bezprzewodowego AirFuel - Cz. 1

Rosnące zużycie energii w urządzeniach mobilnych w połączeniu z niewielkimi pojemnościami akumulatorów wymaga ich częstego ładowania.
Szukanie możliwości podłączenia przewodowych ładowarek czy pamiętanie o noszeniu naładowanych powerbanków bywa uciążliwe. Naprzeciw tym problemom wychodzi technologia ładowania bezprzewodowego, która coraz śmielej i powszechniej wkracza do biur, restauracji, sklepów, kawiarni czy hoteli.

Przeprowadzone badania dowodzą, że ludzie chętniej wracają do miejsc, w których mają możliwość bezprzewodowego ładowania swojego urządzenia, polecają to miejsce swoim znajomym lub nawet zostają w nim dłużej.

Głównym hamulcem przed szybkim wdrożeniem tej technologii jest niezgodność istniejących standardów. Projektanci urządzeń mają zatem trudności nie tylko w wyborze standardu ale również techniki ładowania: indukcyjna czy rezonansowa? Dodatkową przeszkodę stanowi brak wsparcia i możliwości użycia gotowych narzędzi do rozwiązania złożonych problemów projektowych. Przezwyciężenie tych trudności wymaga zrównoważonego podejścia do kwestii finansowych, zasięgu, sprawności, wymagań związanych z pozycjonowaniem czy ilością urządzeń ładowanych równocześnie.
Rozwiązaniem tych problemów jest opracowany standard AirFuel, który łączy w sobie obie technologie ładowania – rezonansową i indukcyjną. Na tej bazie powstała platforma, na której można budować systemy ładowania bezprzewodowego a wykorzystując rozwiązania firm Samtech i Nordic Semiconductor projektanci są w stanie przezwyciężyć wszystkie trudności i stworzyć w pełni kompatybilny ze standardem AirFuel system wykorzystujący indukcyjną lub rezonansową technologię ładowania.

Standard AirFuel powstał z połączenia dwóch firm Alliance for Wireless Power (AW4P) i Power Matters Alliance (PMA), które stworzyły jedno konsorcjum AirFuel Alliance. Powstała organizacja składa się ze 170 firm z branży elektroniki użytkowej i technologii, do której należą tacy światowi giganci jak: Dell, Duracell, Energous, Gill Electronics, MediaTek, ON Semiconductor, Powermat Technologies, Qualcomm Inc., Samsung Electronics, Semtech, Starbucks i WiTricity. Sojusz AirFuel Alliance i jego firmy członkowskie pracują wspólnie nad zaawansowaną technologią ładowania bezprzewodowego do zastosowań konsumenckich, przemysłowych, medycznych i wojskowych.

Obie technologie ładowania – rezonansowa i indukcyjna powinny być postrzegane przez pryzmat możliwych scenariuszy zastosowań a nie tylko jako konkurujące ze sobą metody. Indukcyjne systemy ładowania oferują wysoką sprawność kosztem mniej elastycznych możliwości pozycjonowania urządzenia względem nadajnika, natomiast systemy oparte na rezonansie osiągają mniejszą sprawność ale za to pozwalają w dużo większej odległości od nadajnika ładować wiele urządzeń jednocześnie i to bez konieczności precyzyjnego ich umiejscawiania na nadajniku. Obie te technologie przekazują energię wykorzystując parę sprzęgniętych ze sobą cewek, poprzez indukcję lub poprzez obwody LC rezonujące na tej samej częstotliwości. Każde z tych rozwiązań korzysta z różnych częstotliwości i z różnych protokołów komunikacyjnych. Wreszcie, każde z nich może stwarzać istotne problemy dla inżynierów, szukających efektywnych systemów ładowania bezprzewodowego bez wpływu na harmonogram pracy, projekt urządzenia czy listę elementów. Mając to na uwadze stworzono specjalne rozwiązania pozwalające uniknąć tych problemów, co znaczenie upraszcza projektowanie systemów ładowania bezprzewodowego zgodnych ze specyfikacją AirFuel dla każdej technologii.

Technologia indukcyjna AirFuel

Technologia indukcyjna jest najbardziej rozpowszechnionym systemem bezprzewodowego ładowania, ze względu na dostatecznie dużą sprawność. W tym rozwiązaniu użytkownik umieszcza urządzenie w określonym obszarze cewki nadawczej. Odległość ta nie może być zbyt duża, zazwyczaj wynosi kilka milimetrów, ze względu na duży spadek sprawności ładowania. Dodatkowo ułożenie cewek względem siebie powinno być współosiowe, co jest trudne technicznie i niewygodne dla użytkowników.

W swojej najbardziej podstawowej formie, bezprzewodowy system ładowania zawiera elementy występujące w typowym zasilaczu impulsowym. Kontroler zasilania steruje zespołem tranzystorów kluczujących MOSFET, które zasilają uzwojenie pierwotne transformatora. Za pomocą sprzężenia indukcyjnego, uzwojenie wtórne wytwarza prąd a związany z nim przebieg napięcia jest prostowany i przekształcany tak, aby zapewnić zasilanie do obciążenia. Zasilacze wykorzystują różnego rodzaju sprzężenia zwrotne w celu monitorowania i kontrolowania mocy wyjściowej.

Kompatybilny ze standardem AirFuel indukcyjny system ładowania bezprzewodowego odzwierciedla powyższe podejście projektowe. W tym przypadku, systemy te wykorzystują rozproszenie wsteczne (backscatter) jako system transmisji danych z nadajnika do odbiornika zapewniając bezpieczne i skuteczne działanie urządzenia (schemat poniżej).



Dostępność wyspecjalizowanych urządzeń do bezprzewodowego ładowania wyeliminowało tradycyjne przeszkody w projektowaniu efektywnych systemów. Firma Semtech w celu umożliwienia projektantom tworzenia systemów zgodnych z AirFuel opracowała zintegrowany nadajnik i odbiornik.

Część druga artykułu już wkrótce, a w niej:
- szczegóły budowy nadajnika oraz odbiornika indukcyjnego,
- technologia rezonansowa w AirFuel.


Artykuł uzyskany dzięki uprzejmości © Digi-Key Electronics.

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
Załaduj więcej newsów
June 15 2018 00:12 V9.6.1-1