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正无线充电芯片设计研究取得重要进展无线充电作为未来充电技术的发展方向,在消费电子、生物医疗电子、物联网以及电动汽车等方面具有广阔的应用前景。中国科学技术大学国家示范性微电子学院程林教授联合香港科技大学暨永雄教授课题组设计了一种用于谐振无线功率传输的新型无线充电芯片架构并提出一种     

无线充电系统线圈参数优化与偏移特性研究

电动汽车无线充电系统可以实现电能从电网到动力电池的无线传输,无需人工操作,安全可靠,易于实现充电智能化。无线充电过程中,耦合线圈结构参数对于线圈互感值有很大影响,从而影响系统的充电功率和能量传输效率。文章旨在设计并优化无线充电系统线圈结构,以获得合适的充电功率,同时提高充电效率。首先,提出一种基于神经网络和遗传算法相结合的耦合线圈结构参数优化方法,得到最优的线圈和铁氧体参数组合;然后,基于电磁场理论,利用有限元软件分析收发端线圈之间的水平和垂直偏移对线圈自感、互感的影响,研究无线充电系统耦合线圈的偏移特性;最后,搭建了无线充电系统Simulink仿真模型及实验样机进行仿真和实验验证。结果表明,该无线充电系统DC/DC效率高达94.29%,并具有较好的抗偏移特性。     

磁耦合无线充电器的研究

介绍了一种智能型磁耦合无线充电器的设计方案，它可以通过功率发射端与接收端的通信确定充电状态，并且以Ping命令错误判断功能判别异物及移动设备是否需要充电，减少功率浪费。该文阐述了无线充电系统的原理和结构，通过软件设计使无线充电更加智能、实用、节能。     

电动汽车无线充电系统SS型补偿拓扑研究

随着电动汽车的普及,电动汽车的无线充电技术受到了广泛的关注.磁耦合谐振式无线传输系统的传输功率大,传输距离适中,因此磁耦合谐振式无线充电技术普遍应用于电动汽车无线充电.磁耦合谐振式无线充电系统可视为松耦合变压器,系统的原、副边线圈之间存在较大的漏感,需要添加相应的补偿拓扑来提升系统的功率和传输效率.对SS型补偿拓扑进行分析,并通过Matlab软件对其进行仿真,分析在不同的负载、电感和频率下系统的输出功率、传输效率的改变.结果显示SS型补偿拓扑的磁耦合谐振式无线传输系统可以承受较大范围的频率波动,输出功率和传输效率也较高,表明该拓扑结构适用于电动汽车无线充电系统中.     

电动汽车用无线充电系统的线圈特性研究

针对电动汽车无线充电线圈的相关特性,提出了耦合谐振电路结合 Maxwell 软件建模的方法对 其进行分析;电动汽车用无线充电系统的互感线圈是实现无线充电的重要模块,对其进行特性研究有助于实 际生产中线圈的设计和优化。 为此,首先分析电动汽车用无线充电技术,并建立耦合谐振电路的等效模型进 行公式推导,进而通过 Matlab 仿真研究线圈互感系数对系统输出功率和传输效率的影响。 然后在 Maxwell 软件中搭建互感线圈的仿真模型,依次改变线圈的匝数、水平偏移程度和垂直距离进行仿真实验分析;仿真 得到线圈在不同互感系数下系统输出功率和传输效率线圈的变化情况和磁感应强度分布图、耦合系数变化 折线图。 根据仿真结果对线圈特性进行分析,最后得出随着互感系数的增加系统输出功率先增后减,传输效 率不断增加。 以及在线圈匝数减小线圈水平偏移程度以及垂直距离不断变大的情况下,线圈的耦合系数不 断降低,且降低幅度变大的线圈特性。     

动态无线充电系统功率波动抑制技术研究

设计了一种新型的双通道动态无线充电系统耦合机构,以解决动态无线充电系统在分段式发射导轨切换处的功率跌落问题。通过LCC-LCC型补偿拓扑,设计了两路能量传输通道,利用LCC-LCC补偿拓扑的恒流特性,推导了系统输出以及损耗与两通道耦合参数之间的关系,实现了较为稳定的功率传输,提升了系统的抗偏移特性以及抗跌落能力。最后对所提方法进行了仿真和实验,验证了双通道动态无线电能传输方案的可行性。     

无线充电技术及其在电动汽车上的应用初探

无线充电技术是一个新的电力传输技术,本文对其的历史和现状进行了介绍,并通过比较,提出了无线充电技术在电动汽车上应用的方法,结合国内外的实际情况,提出了实现该应用应注意的问题。     

基于电场感应的水下无线电力传输

为了验证水下电能传输的可行性和研究影响传输效率的因素,采用电场耦合原理进行了简单的无线充电电路设计,对电场耦合式无线电能传输的系统结构和基本工作原理进行介绍,分析了其相比于磁场耦合方式的特点,以及由此带来的相应优势,通过多物理场仿真模拟极板间电场分布,设计了一种LC双边的CPT系统,采用单片机组成脉宽调制控制电路并用功率放大电路模块组成发射端和接收端。结果表明了运用电场耦合原理进行无线充电的可行性,在研究中发现极板间的传输距离是影响水下无线充电效率的一个因素,而且两个电极之间的杂散电容也会影响极板间的功率,所以由于极板间隙的存在极板间的功率损耗较大。所提出的LC双边CPT系统,不仅实现了水下无线电能传输,还保证了在一定距离和频率下传输效率的稳定。     

真空断路器直流操作电源电池充电单元设计

电池充电单元是真空断路器操作电源中的核心部件,事关整个电源系统的性能优劣.该设计提出了一种新型的电池充电单元,其功率转换环节采用反激式变换电路,可有效提高功率密度、减少系统体积和成本;控制环节基于UC3844型专用芯片,实现峰值电流控制模式,可有效提高系统运行性能.设计了专门功能电路,可实现电池充电三段模式转换功能和电池保护报警功能.实验室测试结果表明,所设计的电池充电单元输出电压精度较高,具有良好的静态和动态特性.     

人工肛门括约肌无线供能系统设计与优化

基于电磁耦合原理,针对人造肛门括约肌系统,设计了一套无线供能系统.该系统主要包括无线能量发射端、接收端、整流模块、稳压模块和充电模块.研究了发射端的发射频率(40～120 kHz)对传输功率的影响,进而优化了稳压模块,并比较了锂电池充电效果.结果表明:在一定发射频率范围内,无线供能传输效率随着发射频率的增大而升高;发射频率为120 kHz时,传输效率可以达到57.47%,接收功率为1.12 W;锂电池能快速充电,为人造肛门括约肌系统提供稳定能量保障.     

电动汽车无线充电双LCC电路特性分析与仿真

针对电动汽车无线充电过程中负载变化时对输出电流的影响问题,设计双LCC谐振补偿电路实现电动汽车无线恒流充电。对LCC电路阻抗频率特性、恒流/恒压特性等进行理论推导,在理论研究基础上进行参数设计,将双LCC谐振补偿电路设计成恒流工作模式。在Pspice软件中建模仿真可知谐振状态下系统阻抗表现为纯阻性特点,逆变器提供有功功率。研究表明,双LCC电路滤波特性、改善原边电压或电流应力以及鲁棒性比基本谐振补偿电路更加优越,满足电动汽车无线充电要求。     

用于802.11b无线局域网的2.4 GHz CMOS发送器

采用0.18μm CMOS工艺设计并实现了一个用于IEEE 802.11 b无线局域网的射频发送芯片.该芯片采用了直接转换的架构来最大限度地减少片上和片外的元器件,从而达到低功耗、低成本的目的.当以0 dBm的功率发送11 Mb/s的数据时,发送机的误差矢量幅度的峰值(peak EVM)小于13%(rms值约为7.24%),并且发送信号频谱满足802.11 b的频谱罩要求.整个芯片的面积包括pads为2.5 mm×2 mm,由1.8 V单电源供电,功耗为63 mW.     

USB_PD协议快充移动电源设计

为实现移动电源的大功率电能传输,节省充电时间,结合USB_PD快速充电协议设计了一款快充移动电源。本设计采用易能微电子科技有限公司的EDP3010可重构数字电源芯片为控制器,通过构建相关硬件电路以及相应软件的编写,实现了基于USB_PD协议的快速充电功能,给四串锂电池组充电最大功率可以达到90 W,可为支持USB_PD协议的电子设备进行快速充电,最大输出功率达65 W,且具有多项保护功能可保证充放电过程的安全进行。     

超低功耗升压转换技术方案研究

随着信息技术的飞速发展以及日渐受人重视的用户体验,使得便携无线充电可穿戴设备应运而生,一系列集成纳米智能能源的电源管理方案相继提出。为此,本文提出了一种超低功耗升压转换方案。与传统升压方案相比,内部采用可编程最大功率点算法,跟踪采样网络,优化传输功率,满足了超低功耗下负载的运行;此外,外部存储单元电压受到了保护,系统内部设定欠压保护阈值和用户可自定义的过压保护阈值,实时监控输出最大最小电压,防止升压充电时用户的储能元件受到损害。因此,该方案是一种不仅满足微能量自供能而且兼顾用户体验的新型无线充电技术。     

国外无线电力传输技术进展

无线电力传输(Wireless Power Transmission,WPT)也称无线能量传输或无线功率传输,主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输.随着电力电子器件、功率变换和控制技术的发展,无线电力传输技术在转换率、低辐射等方面逐渐取得突破,无线电力传输在军事、通信、工业、医疗、运输、电力、航空航天、节能环保等领域呈现良好应用前景. 近年来,全球无线电力传输市场规模逐年递增,据IHS iSuppli数据显示,2010年无线充电设备市场收入达到1.2亿美元,到2015年将达到237亿美元.从2011年开始,全球无线充电模块销量急剧增长,2019年将增长到9.23亿个(见表1).手机、笔记本电脑等是无线电力传输的主要应用对象,厂商正将无线电力传输技术嵌入到包括智能手机、平板电脑、蓝牙耳机在内的终端.     

漫谈电动汽车无线充电技术

提到无线充电,人们的第一反应往往是早期的HP Palm和诺基亚Lumia,但随着科技不断发展,无线充电早已不再局限于小型电子设备,以高通为代表的IT巨头和电动汽车产业大鳄们争相投入电动汽车无线充电技术研发,各类新型感应方案实现商用,车主只需将汽车停靠在特定区域即可通过电磁传导完成充电。而不久的未来,都市马路或将出现感应装置,令电动车边跑边充电,真正实现无线感应、动力不竭。     

nRF24E1无线组网及其安全技术研究

无线通信已经成为当今社会的一项热点技术,并被广泛应用,它所构建的无线网络也迅速普及。文章以中小型餐饮企业无线点菜系统为例,提出了一种基于nRF24E1芯片的无线组网架构方案,并结合网络安全技术进行了细致的研究.     

井下WPT技术机理研究

为解决井下无线传感器电池容量受限的问题,根据井下无线传感器带壮分布的特点,提出了井下无线运动充电的思想.构建充电系统模型,讨论了充电信道建模、接收微带天线设计、多天线协作三个方面的技术路线.本文在研究井下微波输能传输特性的基础上,探讨在低功率密度下,多天线协作的移动无线充电技术在井下运动式充电特性,使用这个技术对无线传感器节点充电,解决井下无线传感器网络能量补充问题,突破现有节点单纯依靠电池供电的局限.     

基于NRF24E1的短距离无线组网研究

短距离无线通信已经成为当前的一项热点技术,被广泛应用于人们生活中的诸多方面,它所构成的小规模无线网络也迅速普及,文章给出了一种基于NRF24E1芯片的短距离无线组网新方法.文中介绍了关于无线网络和NRF24E1芯片的相关知识,并结合一个具体的无线点菜系统的设计和架构,阐述了用NRF24E1芯片进行短距离无线组网的方法。     

用于无线传感网的低功耗集成电路技术

在传统集成电路(IC)的低功耗设计方法基础上,提出3种低功耗技术,并实现无线传感网传感器节点,作为实例验证。在系统级,提出联合编译技术的优化策略以及为无线传感网提供特殊低功耗模式的硬件架构。在电路级,基于集成电路算子设计方法学,考虑到在算法映射阶段时钟布局,提出时钟算子。以上技术均通过一个无线传感网传感器节点的低功耗设计实例来验证。测试结果显示,使用新提出的3种方法,在深度睡眠模式下,传感器节点芯片功耗为167μW,板级功耗可以达到1.035 mW。