Беспроводное питание: Руководство по беспроводным соединителям — Журнал Беспроводные технологии

Беспроводная передача энергии на 5 метров / Хабр

Провода от многочисленных электронных устройств к розеткам захламляют многие квартиры. Приходится делать десяток розеток в каждой комнате, чтобы провода были не так заметны. Но если в массовое производство пойдёт изобретение группы физиков из южнокорейского университета KAIST, то достаточно будет одной розетки в каждой комнате. Все приборы будут получать питание от единого хаба, который передаёт энергию на расстояние до 5 метров.

В настоящее время самой совершенной технологией передачи энергии считается магнитно-резонансная система (Coupled Magnetic Resonance System, CMRS), разработанная в Массачусетском технологическом институте в 2007 году. Она обеспечивает передачу тока на расстояние 2,1 метра. С того времени и до сих пор ничего нового в этой области не изобретали, а сама CMRS столкнулась с некоторыми ограничениями, которые не позволили пустить её в массовое производство: например, сложная конфигурация катушек, большие размеры, высокая частота передачи и слишком высокая чувствительность к внешним помехам, таким как присутствие человека.

Учёные из Южной Кореи разработали новый передатчик электроэнергии — резонансную систему из дипольных катушек (Dipole Coil Resonant System, DCRS), работающую на расстоянии до 5 метров между приёмником и передатчиком. На первый взгляд, система лишена многих недостатков CMRS, здесь используются довольно компактные катушки 10х20х300 см, которые вполне можно незаметно вмонтировать в стены квартиры.

Общая конфигурация DCRS

Как показал эксперимент, на частоте 20 кГц максимальная выходная мощность составила 1403 Вт на расстоянии 3 метра, 471 Вт на 4 м и 209 Вт на 5 м. При работе с мощностью на 100 Вт кпд равняется 36,9% на 3 м, 18,7% на 4 м и 9,2% на 5 м. То есть технология вполне позволяет запитывать даже современные большие ЖК-телевизоры (40 Вт) на расстоянии 5 метров с помощью беспроводной передачи. Другое дело, что из электросети будет при этом «выкачиваться» 400 ватт, но зато никаких проводов.

Даже при низком кпд технология всё равно полезна в некоторых исключительных ситуациях. Например, в марте этого года группа корейских физиков сумела передать 10 Вт на контрольное оборудование, аналогичное установленному на атомной станции в Фукусиме, на расстоянии 7 метров.

Беспроводные зарядные устройства

Принцип действия

Эти устройства работают по принципу электромагнитной индукции. При подаче переменного тока на проводящую катушку возникает электромагнитное поле в пространстве. Если в это переменное электромагнитное поле поместить проводник (провод), то под воздействием меняющегося магнитного поля в нем возникнет электродвижущая сила. Эта электродвижущая сила (ЭДС) и создает во второй катушке (приемнике) электрический ток.

Удобство применения в смартфонах

Беспроводное зарядное устройство подключается к источнику электроэнергии, на его контактную площадку кладется смартфон. Внутри площадки устройства находится индукционная катушка-передатчик, а внутри смартфона — катушка-приемник. В результате явления электромагнитной индукции в катушке приемника возникает электрический ток — аккумулятор телефона заряжается.

Сертификация беспроводных зарядных устройств

Qi — мировой стандарт беспроводной передачи электроэнергии, который развивает консорциум беспроводной электромагнитной энергии World Power Consortium (WPC). Идея стандарта — полная совместимость мобильных телефонов и других гаджетов с сертифицированными зарядками. Этот стандарт развивает и поддерживает уже более 200 участников, среди которых крупные производители гаджетов и смартфонов: Apple, Samsung, Google, Xiaomi, Baseus и т.д. Официальная сертификация по стандарту Qi — гарантия безопасной и эффективной работы устройств, она доступна только для участников WPC!

Удобство применения в смартфонах

Беспроводное зарядное устройство подключается к источнику электроэнергии, на его контактную площадку кладется смартфон. Внутри площадки устройства находится индукционная катушка-передатчик, а внутри смартфона — катушка-приемник. В результате явления электромагнитной индукции в катушке приемника возникает электрический ток — аккумулятор телефона заряжается.

• Сертификат WPC Qi
• Сертификат ЕАС (“Безопасность низковольтного оборудования”, “Электромагнитная совместимость технических средств”)
• Соответствуют стандарту EN 62479 (Оценка соответствия электронного и электрического оборудования низкой мощности с основными ограничениями, связанными с воздействием на человека электромагнитных полей (от 10 МГц до 300 ГГц))

Микросхемы для беспроводных зарядных устройств

Беспроводные ЗУ исключают необходимость использования кабеля и разъемного соединения с блоком питания, что сильно увеличивает надежность и долговечность изделий – телефонов, смартфонов и других гаджетов.

Любой прибор, имеющий в своем составе аккумулятор, может быть заряжен очень просто – достаточно разместить его на небольшом расстоянии от зарядного устройства. То есть открывается возможность сделать прибор полностью герметичным, способным работать даже под водой. Работа устройств беспроводной зарядки основана на законе Фарадея об электромагнитной индукции – то есть используется тот же принцип, что и в обыкновенном трансформаторе.

Основные компоненты систем беспроводной зарядки

1. Передатчик энергии, получающий питание от источника напряжением 5 – 19В, обычно это порт USB или сетевой адаптер. В состав передатчика входит микросхема трансмиттера.
2. Мост или полумост из мощных МОП-транзисторов, питающий катушку излучателя.
3. Передающие катушки, одна или несколько.
4. Приемная катушка.
5. Выпрямитель, обычно выполненный на МОП-транзисторах для повышения эффективности.
6. Батарея, заряжающаяся от принятой энергии.

В состав приемника входит микросхема ресивера. Она может управлять передатчиком (трансмиттером) с целью настройки значений тока и напряжения, а также следит за процессом окончания заряда.

Продукция Ренесас для устройств беспроводной зарядки

Передатчики

Изделие	Наименование	Назначение	Соответствие стандарту	Входное напряжение, В	Выходная мощность, макс., Вт	Корпус	Размер, мм
P9235A-RB	Wireless Power Transmitter for up to 5W Applications	Power Transmitter	WPC 1.2.4	4.5 — 5.5	5	VFQFPN	5.0 x 5.0 x 0.9
P9241-G	Fixed Frequency, Wireless Charging Transmitter for 10W Applications	Power Transmitter	WPC 1.2.4	4.25 — 19	10	VFQFPN	6. 0 x 6.0 x 0.9
P9242-G	Fixed Frequency, Wireless Charging Power Transmitter for 15W Applications	Power Transmitter	WPC MP 1.2	5 — 19	15	VFQFPN	6.0 x 6.0 x 0.9
P9242-R	WPC 1.2 Compliant, Wireless Charging Transmitter for 15W Applications	Power Transmitter	WPC 1.2	4.25 — 21	15	VFQFPN	6.0 x 6.0 x 0.9
P9242-R3	15W Wireless Charging Transmitter with Bi-Directional Data Communication	Power Transmitter	WPC 1.2	4.25 — 21	15	VFQFPN	6.0 x 6.0 x 0.9
P9247	Wireless Power Transmitter for Smartphones with Fast Charging Modes and 30W Applications	Power Transmitter	WPC 1.2	4. 25 — 21	20	VFQFPN	6.0 x 6.0 x 0.9
P9247-V	Wireless Power Transmitter with Ventiva® ICE™ Support for Fast Charge Applications	Power Transmitter	WPC 1.2	4.25 — 21	30	VFQFPN	6.0 x 6.0 x 0.9
P9260	Automotive Single Coil 15W Wireless Charging Transmitter	Power Transmitter	WPC 1.2	4.25 — 21	15	VFQFPN	7.0 x 7.0 x 0.9
P9261	Automotive Multi-Coil 15W Wireless Charging Transmitter	Power Transmitter	WPC 1.2	4.25 — 21	15	VFQFPN	7.0 x 7.0 x 0.9

Приёмники

Изделие	Наименование	Назначение	Соответствие стандарту	Выходное напряжение, В	Выходная мощность, макс. , Вт	Корпус	Размер, мм
P9022	Enhanced WPC 1.1 Wireless Power Receiver	Power Receiver	WPC 1.1	5	5	WLCSP	4.06 x 3.9 x 0.6
P9028AC	Ultra-compact Dual-mode Wireless Power Receiver IC	Power Receiver	WPC 1.1 and PMA (Dual-mode)	5	5	VFQFPN, WLCSP	3.06 x 2.89 x 0.6, 5.0 x 5.0 x 0.8
P9221-R	WPC 1.2.2 Compliant, Wireless Charging Receiver for 15W Applications	Power Receiver	WPC 1.2	9 — 12	15	WLCSP	2.64 x 3.94 x 0.6
P9221-R3	15W Wireless Charging Receiver with Bi-Directional Data Communication	Power Receiver	WPC 1.2	9 — 12	15	WLCSP	2. 64 x 3.94 x 0.6
P9222-R	Wireless Power Receiver for Low Power Applications	Power Receiver	WPC 1.2	3.5 — 12	5	WLCSP	2.28 x 3.38 x 0.6
P9225-R	Dual Mode Wireless Power Receiver for 5W Applications	Power Receiver	WPC 1.2 and PMA (Dual-mode)	4.5 — 5.5	5	WLCSP	2.64 x 3.94 x 0.6
P9382A	20W Wireless Charging Receiver with WattShare TRx mode	Power Receiver	WPC 1.2	9 — 15	20	WLCSP	2.8 x 4.01 x 0.6
P9415	Wireless Charging Receiver for 30W Applications with Wattshare™ Support	Power Receiver	WPC 1.2	9 — 20	30	WLCSP	4.22 x 2. 82 x 0.5

 

Компания СКАНТИ является прямым авторизованным дистрибьютором Renesas на территории РФ, Беларуси, Украины и Казахстана. По всем вопросам просим написать нам на адрес Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или воспользоваться формой обратной связи.

При подключении мобильного ПК, работая под управлением Windows, к точке беспроводного доступа могут возникнуть проблемы с подключением или сизводительностьм

Проблемы

При подключении мобильного ПК на базе Windows к определенным «горячим точкам» Wi-Fi могут возникнуть проблемы со случайным подключением. Эти проблемы подключения включают в себя следующее:

Вы испытываете эти проблемы, если компьютер работает на батарее. Заметка Вы также можете столкнуться с этими проблемами при подключении мобильного ПК на базе Windows к беспроводной точке доступа (AP) в небольшом офисе/домашнем офисе (SOHO) или в корпоративной среде.

Причина

Эта проблема возникает, если в горячей точке Wi-Fi используются беспроводные aPs или маршрутизаторы, которые не поддерживают протокол экономии электроэнергии 802.11. Эта проблема возникает из-за функций энергосбережения, которые включены в Windows. План питания по умолчанию, который Windows использует для мобильного ПК, является сбалансированным планом питания. Ниже можно сказать, что мобильные ПК настроены на использование сбалансированного плана питания:

• Когда мобильный ПК подключен к источнику питания, беспроводной сетевой адаптер настроен для использования режима максимальной производительности. Это выключает режим экономии энергии 802.11.

• Когда мобильный ПК работает на батарее, беспроводной адаптер сети настроен на использование режима средней энергосбережения. При этом используется режим экономии энергии 802. 11.

Когда беспроводной сетевой адаптер 802.11, который установлен для использования режима экономии энергии, хочет войти в состояние сна, адаптер указывает на это намерение беспроводной AP. Адаптер делает это, устанавливая опцию экономии энергии в своих пакетах или в кадрах 802.11, которые он отправляет на беспроводной AP. В этом сценарии должно произойти следующее поведение:

1. Когда беспроводной AP получает кадры, которые имеют набор опций экономии энергии, беспроводной AP определяет, что адаптер клиентской сети, который послал кадры хочет войти в состояние энергосбережения.

2. Беспроводной AP затем буферы пакеты, предназначенные для адаптера клиентской сети.

3. Когда включается радиоадаптер клиентской сети, адаптер клиентской сети общается с AP для получения буферизированных пакетов.

Такое поведение позволяет беспроводной сетевой адаптер использовать меньше энергии и просыпаться периодически в нужное время, чтобы получить сетевой трафик от AP. Если беспроводной AP не поддерживает эту функцию правильно, беспроводной AP продолжает отправлять пакеты в адаптер клиентской сети, даже если радио адаптер клиентской сети выключено. Таким образом, эти пакеты теряются. В этом сценарии симптомы могут варьироваться в зависимости от фазы беспроводного соединения, при котором эти пакеты теряются.

Обходное решение

Чтобы обойти этот вопрос, используйте один из следующих методов, в соответствии с вашей ситуацией.

Метод 1: Подключение мобильного ПК к источнику питания

При подключении мобильного ПК к источнику питания Windows переключает настройки беспроводного адаптера сети в плане питания по умолчанию от настройки Medium Power Saving к настройке максимальной производительности. Это выключает режим экономии энергии 802.11.

Метод 2: Изменение плана энергосбережения по умолчанию

Измените настройки питания по умолчанию для беспроводного сетевого адаптера. Настроите беспроводной сетевой адаптер для использования настройки максимальной производительности при настройке Windows для использования сбалансированного плана питания или энергосаспроизвола. Для этого выполните следующие действия:

1. Нажмите «Старт»,введите параметры питания в поле «Пуск поиска», а затем нажмите «Параметры питания» в списке программ. Если вам предложено получить пароль или подтверждение администратора, введите пароль или нажмите Кнопка Продолжить.

2. Нажмите параметры плана изменения в выбранном плане питания. Например, если выбран аферированный вариант, нажмите параметры плана изменения в соответствии с Balanced.

3. Нажмите Изменение расширенных настроек питания.

4. В диалоговом поле Power Options расширьте настройки беспроводного адаптера,а затем расширьте режим экономии энергии.

5. В списке, который появляется рядом с На батарее, нажмите Максимальная производительность, а затем нажмите OK.

1. Open Power Options, проводя с правого края экрана, нажав Поиск (или если вы используете мышь, указывая на верхний правый угол экрана, перемещение указателя мыши вниз, а затем нажав Поиск), ввод вариантов питания в поле поиска, и нажав или нажав параметры питания.

2. Нажмите или нажмите параметры плана изменения в выбранном плане питания. Например, если выбран аферированный вариант, нажмите или нажмите параметры плана изменения в соответствии с Balanced.

3. Нажмите или нажмите Изменение расширенных настроек питания.

4. В диалоговом поле Power Options расширьте настройки беспроводного адаптера,а затем расширьте режим экономии энергии.

5. В списке, который появляется рядом с On battery,нажмите или нажмите на текущую настройку и выберите максимальную производительность,а затем OK.

Метод 3: Используйте план питания «Высокая производительность»Если компьютер работает по плану питания, кроме плана высокой производительности питания при подключении к беспроводной сети, вручную измените план питания на High Performance. Для этого выполните следующие действия:

1. Нажмите «Старт»,введите параметры питания в поле «Пуск поиска», а затем нажмите «Параметры питания» в списке программ. Если вам предложено получить пароль или подтверждение администратора, введите пароль или нажмите Кнопка Продолжить. Заметка Вы также можете нажать на значок батареи в зоне уведомления, чтобы получить доступ к команде Power Options.

2. Нажмите Высокая производительность.

1. Open Power Options, проводя с правого края экрана, нажав Поиск (или если вы используете мышь, указывая на верхний правый угол экрана, перемещение указателя мыши вниз, а затем нажав Поиск), ввод вариантов питания в поле поиска, и нажав или нажав параметры питания.   Заметка Вы также можете нажать на значок батареи в зоне уведомления, чтобы получить доступ к команде Power Options.

2. Нажмите или нажмите Высокой производительности.

Метод 4 (для продвинутых пользователей): Если «Беспроводная настройка питания» не может быть настроена в пользовательском интерфейсе, как описано в методе 3, вот как реализовать то же изменение с помощью PowerCfg commandWindows 8 или 8.1 Обход документированы для Windows 8.1 заключается в том, чтобы изменить сбалансированный план питания, Беспроводные настройки адаптера энергосберегающий режим для «На батарее» на «Максимальная производительность».  Это имеет тот же эффект, что и следующая команда, когда выдается из запроса команды админ: powercfg-setdcvalueindex 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb20df2e 19cbb8fa-5279-450 e-9fac-8a3d5fedd0c1 12bbebe6-58d6-4636-95bb-3217ef867c1a 0Вполне возможно, что система не может использовать сбалансированный режим питания Следующие шаги должны следовать, чтобы сделать это изменение:1. Выполнить «powercfg /l», чтобы найти список планов питания, и подтвердить, что «Сбалансированный» является по умолчанию. Например: Powercfg /l Существующие схемы питания (активный) ———————————- схема питания GUID: 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e (сбалансированный) — Схема питания GUID: 8c5e7fda-e8bf -4a96-9a85-a6e23a8c635c (Высокая производительность) Схема питания GUID: a1841308-3541-4fab-bc81-f71556f20b4a (Power saver)2. Затем, установить dc Power Saving Mode на «Максимальную производительность» для беспроводного адаптера, запустив следующую команду: powercfg-setdcvalueindex 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 19cbb8fa-5279-450e-9fac-8a3d5fedd0c1 12bbebe6-58d6-4636-95bb-3217ef867c1a0where:-setdcvalueindex  0 — устанавливает «Текущий индекс настройки мощности DC» на «0», где 0 — максимальная производительность381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e — это сбалансированный план питания. Если ваша система не использует сбалансированный план питания, измените это значение на план «Активный», который вы используете19cbb8fa-5279-450e-9fac-8a3d5fedd0c1 — Беспроводные настройки адаптера12bbebe6-58d6-4636-95bb-3217ef8671 — Режим экономии

Дополнительная информация

Если вы решите изменить настройку энергосбережения по умолчанию, установив ее на максимальную производительность, это изменение влияет на сбалансированный режим энергосбережения и время работы компьютера при запуске заряда батареи. Это изменение сокращает время работы батареи примерно на два-девять процентов. Заметка Это изменение не может быть отражено в оригинальной версии Windows производителя оборудования (OEM), которые могут быть установлены на мобильных ПК. Производители компьютеров могут изменить настройки питания Windows по умолчанию в соответствии с их руководящими принципами. Вы также можете столкнуться с этой проблемой при подключении к горячей точке Wi-Fi с помощью компьютера на базе Microsoft Windows XP. Эта проблема с меньшей вероятностью возникает в Windows XP, потому что режим энергосбережения по умолчанию в Windows XP не включает режим экономии энергии 802.11 беспроводного адаптера сети. Однако, если вы испытываете эту проблему в Windows XP, вы можете изменить настройки энергосбережения беспроводного адаптера сети для работы над этой проблемой. Для этого выполните следующие действия:

1. Нажмите Кнопка Начало, нажмите Run, введите ncpa. cpl, а затем нажмите OK.

2. В диалоговом окне сетевых подключений щелкните по беспроводному адаптеру сети, а затем нажмите «Свойства».

3. Нажмите Нанастройка под названием сетевой карты.

4. Нажмите на вкладку Advanced, а затем измените настройки управления питанием. Например, нажмите «Управление питанием» в списке свойств, перетащите ползунок Значения в настройку управления питанием, которую вы хотите использовать, а затем нажмите OK.Заметка Эти настройки могут отличаться в зависимости от производителя беспроводного сетевого адаптера.

Для получения помощи в связи с энергопотреблением и проблемами с аккумулятором в Windows Vista посетите следующую веб-страницу Майкрософт:

Исправление проблем, при которых энергопотребление больше, чем ожидалось, или срок службы батареи короткий

D-Link DWL-6610AP

Скорость беспроводного соединения2

• IEEE 802. 11a: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мбит/с • IEEE 802.11b: 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с • IEEE 802.11g: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мбит/с • IEEE 802.11n: MCS GI=800ns GI=400ns   20 МГц 40 МГц 20 МГц 40 МГц 0 6,5 7,2 13,5 15 1 13 14,4 27 30 2 19,5 21,7 40,5 45 3 26 28,9 54 60 4 39 43,3 81 90 5 52 57,8 108 120 6 58,5 65 121,5 135 7 65 72,2 135 150 8 13 12,444 27 30 9 26 28,889 54 60 10 39 43,333 81 90 11 52 57,778 108 120 12 78 86,667 162 180 13 104 115,556 216 240 14 117 130,000 243 170 15 130 144,444 270 300   Единица измерения: Мбит/с • IEEE 802.11ac: от 6,5 до 867 Мбит/с

Выходная мощность передатчика   Максимальное значение мощности передатчика будет изменяться в соответствии с правилами радиочастотного регулирования в Вашей стране.   Для региона Россия (RU) выходная мощность передатчика ограничена до 20 dBm в диапазонах 2400 – 2483,5 МГц и 5150 – 5350 МГц, максимальная мощность передатчика без ограничений — до 22 dBm.

• IEEE 802.11a:   18±2 dBm при 6~54 Мбит/с • IEEE 802.11b:   18±2 dBm при 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с • IEEE 802.11g:   16±2 dBm при 6~54 Мбит/с • IEEE 802.11n:   2,4 Ггц/HT-20:   16±2 dBm при MCS0-MCS15   2,4 ГГц/HT-40:   17±2 dBm при MCS0-MCS15   5 ГГц/HT-20:   18±2 dBm при MCS0-MCS15   5 ГГц/HT-40:   18±2 dBm при MCS0-MCS15 • IEEE 802.11ac:   VHT-20:   18±2  dBm при MCS0-MCS9   VHT-40:   18±2  dBm при MCS0-MCS9   VHT-80:   18±2  dBm при MCS0-MCS9

• IEEE 802.11a:   15±2 dBm при 6~54 Мбит/с • IEEE 802.11b:   17±2 dBm при 1, 2, 5,5 и 11 Мбит/с • IEEE 802.11g:   17±2 dBm при 6~36 Мбит/с   15±2 dBm при 48 и 54 Мбит/с • IEEE 802.11n:   2,4 ГГц/HT-20:   17±2 dBm при MCS0-MCS15   2,4 ГГц/HT-40:   17±2 dBm при MCS0-MCS15   5 ГГц/HT-20:   15±2 dBm при MCS0-MCS5, MCS8-MCS13   14±2 dBm при MCS6-MCS7, MCS14-MCS15   5 ГГц/HT-40:   15±2 dBm при MCS0-MCS5, MCS8-MCS13   14±2 dBm при MCS6-MCS7, MCS14-MCS15 • IEEE 802.11ac:   VHT-20:   15 dBm при MCS0-MCS8   13 dBm при MCS9   VHT-40:   15 dBm при MCS0-MCS8   12 dBm при MCS9   VHT-80:   15 dBm при MCS0-MCS8   12 dBm при MCS9

Чувствительность приемника

• IEEE 802.11a:   -82±2 dBm при 6 Мбит/с   -81±2 dBm при 9 Мбит/с   -79±2 dBm при 12 Мбит/с   -77±2 dBm при 18 Мбит/с   -74±2 dBm при 24 Мбит/с   -70±2 dBm при 36 Мбит/с   -66±2 dBm при 48 Мбит/с   -65±2 dBm при 54 Мбит/с • IEEE 802.11b:   -91±2  dBm при 1 Мбит/с   -89±2 dBm при 2 Мбит/с   -87±2  dBm при 5,5 Мбит/с   -83±2 dBm при 11 Мбит/с • IEEE 802.11g:   -82±2 dBm при 6 Мбит/с   -81±2 dBm при 9 Мбит/с   -79±2 dBm при 12 Мбит/с   -77±2 dBm при 18 Мбит/с   -74±2 dBm при 24 Мбит/с   -70±2 dBm при 36 Мбит/с   -66±2 dBm при 48 Мбит/с   -65±2 dBm при 54 Мбит/с • IEEE 802.11n:   2,4 ГГц/HT-20:   -82±2 dBm при MCS0/8   -79±2 dBm при MCS1/9   -77±2 dBm при MCS2/10   -74±2 dBm при MCS3/11   -70±2 dBm при MCS4/12   -66±2 dBm при MCS5/13   -65±2 dBm при MCS6/14   -64±2 dBm при MCS7/15   2,4 ГГц/HT-40:   -79±2 dBm при MCS0/8   -76±2 dBm при MCS1/9   -74±2 dBm при MCS2/10   -71±2 dBm при MCS3/11   -67±2 dBm при MCS4/12   -63±2 dBm при MCS5/13   -62±2 dBm при MCS6/14   -61±2 dBm при MCS7/15   5 ГГц/HT-20:   -82±2 dBm при MCS0   -79±2 dBm при MCS1   -77±2 dBm при MCS2   -74±2 dBm при MCS3   -70±2 dBm при MCS4   -66±2 dBm при MCS5   -65±2 dBm при MCS6   -64±2 dBm при MCS7   5 ГГц/HT-40:   -79±2 dBm при MCS0   -76±2 dBm при MCS1   -74±2 dBm при MCS2   -71±2 dBm при MCS3   -67±2 dBm при MCS4   -63±2 dBm при MCS5   -62±2 dBm при MCS6   -61±2 dBm при MCS7 • IEEE 802.11ac:   VHT-20:   -82 dBm при MCS0   -79 dBm при MCS1   -77 dBm при MCS2   -74 dBm при MCS3   -70 dBm при MCS4   -66 dBm при MCS5   -65 dBm при MCS6   -64 dBm при MCS7   -59 dBm при MCS8   -57 dBm при MCS9   VHT-40:   -79 dBm при MCS0   -76 dBm при MCS1   -74 dBm при MCS2   -71 dBm при MCS3   -67 dBm при MCS4   -63 dBm при MCS5   -62 dBm при MCS6   -61 dBm при MCS7   -56 dBm при MCS8   -54 dBm при MCS9   VHT-80:   -76 dBm при MCS0   -73 dBm при MCS1   -71 dBm при MCS2   -68 dBm при MCS3   -64 dBm при MCS4   -60 dBm при MCS5   -59 dBm при MCS6   -58 dBm при MCS7   -53 dBm при MCS8   -51 dBm при MCS9

• IEEE 802.11a:   -86±2 dBm при 6 и 9 Мбит/с   -84±2 dBm при 12 Мбит/с   -81±2 dBm при 18 Мбит/с   -77±2 dBm при 24 Мбит/с   -75±2 dBm при 36 Мбит/с   -68±2 dBm при 48 Мбит/с   -67±2 dBm при 54 Мбит/с • IEEE 802.11b:   -92±2 dBm при 1 Мбит/с   -90±2 dBm при 2 Мбит/с   -88±2 dBm при 5,5 Мбит/с   -85±2 dBm при 11 Мбит/с • IEEE 802.11g:   -87±2 dBm при 6 и 9 Мбит/с   -85±2 dBm при 12 Мбит/с   -82±2 dBm при 18 Мбит/с   -79±2 dBm при 24 Мбит/с   -76±2 dBm при 36 Мбит/с   -71±2 dBm при 48 Мбит/с   -67±2 dBm при 54 Мбит/с • IEEE 802.11n:   2,4 ГГц/HT-20:   -85±2 dBm при MCS0/8   -82±2 dBm при MCS1/9   -80±2 dBm при MCS2/10   -77±2 dBm при MCS3/11   -74±2 dBm при MCS4/12   -69±2 dBm при MCS5/13   -68±2 dBm при MCS6/14   -65±2 dBm при MCS7/15   2,4 ГГц/HT-40:   -82±2 dBm при MCS0/8   -79±2 dBm при MCS1/9   -77±2 dBm при MCS2/10   -74±2 dBm при MCS3/11   -71±2 dBm при MCS4/12   -66±2 dBm при MCS5/13   -65±2 dBm при MCS6/14   -62±2 dBm при MCS7/15   5 ГГц/HT-20:   -82±2 dBm при MCS0/8   -79±2 dBm при MCS1/9   -77±2 dBm при MCS2/10   -74±2 dBm при MCS3/11   -70±2 dBm при MCS4/12   -66±2 dBm при MCS5/13   -65±2 dBm при MCS6/14   -64±2 dBm при MCS7/15   5 ГГц/HT-40:   -79±2 dBm при MCS0/8   -76±2 dBm при MCS1/9   -74±2 dBm при MCS2/10   -71±2 dBm при MCS3/11   -67±2 dBm при MCS4/12   -64±2 dBm при MCS5/13   -63±2 dBm при MCS6/14   -62±2 dBm при MCS7/15 • IEEE 802.11ac:   VHT-20:   -82 dBm при MCS0   -79 dBm при MCS1   -77 dBm при MCS2   -74 dBm при MCS3   -70 dBm при MCS4   -66 dBm при MCS5   -65 dBm при MCS6   -64 dBm при MCS7   -59 dBm при MCS8   -57 dBm при MCS9   VHT-40:   -79 dBm при MCS0   -76 dBm при MCS1   -74 dBm при MCS2   -71 dBm при MCS3   -67 dBm при MCS4   -63 dBm при MCS5   -62 dBm при MCS6   -61 dBm при MCS7   -56 dBm при MCS8   -54 dBm при MCS9   VHT-80:   -76 dBm при MCS0   -73 dBm при MCS1   -71 dBm при MCS2   -68 dBm при MCS3   -64 dBm при MCS4   -60 dBm при MCS5   -59 dBm при MCS6   -58 dBm при MCS7   -53 dBm при MCS8   -51 dBm при MCS9

Сетевое управление

• Web-интерфейс (HTTP / HTTPS) • Консольный порт с разъемом RJ-45 • Управление с помощью беспроводных контроллеров DWC-1000, DWC-2000 • Telnet/SSH • Поддержка SNMP   Важно: Точки доступа DWL-6610AP/B не поддерживают управление с помощью DWS-3160/DWS-4026 и могут работать только под управлением контроллеров DWC-1000/2000.

• Web-интерфейс (HTTP / HTTPS) • Консольный порт с разъемом RJ-45 • Управление с помощью беспроводных контроллеров DWC-1000, DWC-2000, DWS-3160-24XX, DWS-4026 • Telnet/SSH • Поддержка SNMP

Беспроводное будущее — Энергетика и промышленность России — № 04 (216) февраль 2013 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 04 (216) февраль 2013 года

Оно и понятно: по мере увеличения количества портативных электроприборов проблема перехода к универсальным зарядным устройствам становится все более актуальной. Пока из‑за различий электрических характеристик и конструкций разъемов устройства разных производителей далеко не всегда можно подзарядить от одного источника питания. Мы уж не говорим о больших семьях, где возникают целые войны за право зарядить свой айфон от единственной свободной розетки. Решение проблемы – переход к использованию беспроводных зарядных устройств.

Еще несколько лет назад подобная идея казалась фантастической. Однако ничего сверхъестественного в этом нет: технологии для передачи электрической энергии на расстояние без кабелей известны уже более века и давно применяются в целом ряде устройств. Наглядный пример – смарт-карты, используемые в качестве электронных пропусков, проездных билетов и т. д. Никогда не задумывались, от какого источника работает миниатюрный чип карты? Ведь встроенного источника питания в такой карте нет. Необходимый для работы ток чип получает от считывающего терминала при помощи встроенной в карту антенны.

Беспроводное питание не означает, что вы можете зарядить свое устройство где угодно: это лишь значит, что физическое подключение не требуется, то есть вам не придется иметь дело с разными разъемами.

Принципы развития

Над беспроводной технологией электропитания работает целый ряд фирм.Принцип действия у таких систем один: в базовом зарядном устройстве и в принимающем питание гаджете установлены катушки индуктивности. Зарядник подключается к сети и создает электромагнитное поле, возбуждающее катушку в приемном устройстве, которая, в свою очередь, генерирует электрический ток. Тем самым ток как будто передается без проводов, по воздуху.

Выглядит это так: в специальный коврик-зарядник встраиваются трансформатор и первичная катушка индуктивности, а вторичная обмотка подключается или интегрируется в принимающее устройство. Дальше идут различия. Условно их можно поделить на «путь Powermat» и «путь FultonInnovation». Две эти компании, первая израильская, вторая американская, являются лидерами на рынке беспроводных зарядных устройств. Отличие разработок Powermat и Fulton в том, что в первомслучае заряжаемые устройства распознаются при помощи специальных чипов радиочастотной идентификации (RFID), а во втором – по характеристикам установленной в гаджете катушки индуктивности. При этом для запуска зарядки не требуется выполнять никаких манипуляций – достаточно поместить аппарат в зону действия зарядника.

Минус вариантаPowermat в том, что различные гаджеты (планшеты, плееры, коммуникаторы) нужно помещать в специальные чехлы. Существует и универсальное решение – так называемый PowerDisс, однако его надо покупать отдельно. Зато с самим гаджетом специально делать ничего не надо. Что касается минусов технологий, предлагаемых компанией Fulton, то их схема подразумевает, что приемные катушки будут встраиваться непосредственно в девайс еще на стадии производства, то есть этим должны озаботиться производители.

Самые современные гаджеты уже можно заряжать с помощью беспроводных зарядок. Например, уже есть беспроводные клавиатуры: в рабочем положении они отодвинуты от монитора на комфортное для пользователя расстояние и работают как стандартные периферийные устройства. Но стоит поднести такую клавиатуру к основанию монитора с беспроводным зарядным устройством, начинается процесс зарядки.

Для сковородок и блендеров

Следующий шаг – внедрение технологии беспроводного питания в различную бытовую технику. Например, компания Fulton уже два года назад представила рабочую поверхность для питания электрической сковородки. Стоит только сверху поставить на нее специальную сковороду, как поверхность превратится в индукционную конфорку. Затем просто надо нажать на кнопку, расположенную на ручке сковороды, чтобы включить ее, и вода начнет кипеть, причем рабочая поверхность будет лишь слегка теплой.

А первый в мире беспроводной LCD-телевизор, представленный на выставке ConsumerElectronicsShow в Лас-Вегасе, уже скоро ожидается в продаже. Поток видео передается на LCD-телевизор посредством беспроводного интерфейса WHDI (WirelessHomeDigitalInterface). Энергопитание организовано с помощью технологии беспроводной передачи энергии, разработанной корпорацией WiTricity. Известно, что благодаря специальной технологии для электропитания телевизора беспроводным способом может передаваться до 600 В на расстояние до одного метра.

Современные устройства беспроводного питания уже сейчас могут быть очень маленькими и могут легко уместиться на ладони. В скором времени все они будут оснащаться процессором, который будет взаимодействовать с заряжающимся устройством. Процессор будет определять, сколько энергии требуется устройству, каков уровень заряда и может оценить даже жизненный цикл батареи. В результате батарея не «умрет» быстрее, чем положено из‑за частых быстрых подзарядок.

Если говорить о недалеком будущем, то стоит помнить, что, строго говоря, специальные коврики для беспроводной зарядки вовсе не обязательны.Первичные обмотки могут встраиваться в любые предметы, например в рабочий стол, док-станцию для плеера и даже просто в стену. Как это может выглядеть?

Представители Powermat утверждают, что ее инженеры уже работают над технологией так называемых «электростен». Если этот проект будет реализован, то излучатели энергии для питания телевизоров, стереосистем, холодильников, пылесосов и осветительных приборов будут интегрированы в стены зданий или в мебель. Проблема нехватки и неудобного расположения розеток будет решена, ведь нужда в них просто отпадет! Более того, технология в перспективе позволяет передавать и полезный сигнал, то есть звук, видео и любые цифровые данные – сегодня даже трудно представить, какие возможности она открывает.

Разработчики же из Fulton делают ставку на автомобильные аксессуары: питающую подставку для ноутбука, «карман» для центральной консоли (для фонарей и телефонов), а в перспективе – на рабочую и домашнюю мебель, которая будет обеспечивать энергией компьютеры, мобильники, светильники и пульты дистанционного управления. Уже на последних выставках их беспроводные зарядные устройства были встроены в простую мебель из Ikea. Согласитесь, неплохо иметь специальную тумбу, на которой греется ваш чайник и которая заряжает телевизор. И диван, подлокотник которого служит зарядкой для пультов дистанционного управления и мобильного телефона.

Единые стандарты беспроводных зарядок

Очевидные преимущества перехода к использованию беспроводных зарядных устройств понятны – устранение спутанных в клубок проводов и адаптеров, оккупирующих все свободные розетки. Подзаряжать все (или почти все) имеющиеся в доме гаджеты можно будет от одного универсального устройства. Кроме того, беспроводные зарядные устройства гораздо удобнее и проще в использовании – особенно с учетом возможности встраивания зарядных панелей в столешницы или полки. Благодаря этому даже самые забывчивые пользователи будут значительно реже попадать в ситуацию, когда аккумулятор мобильного телефона оказывается полностью разряженным в самый неподходящий момент.

Помимо удобства, беспроводные зарядные устройства обеспечат и более высокий уровень безопасности пользователей по сравнению с ныне применяемыми проводными адаптерами. Системы беспроводного питания легко можно сделать влагозащищенными, что открывает широкие перспективы по их использованию в транспортных средствах и даже в полевых условиях. Высокая влажность и грязь не станут помехой для нормальной подзарядки.

Беспроводные зарядные устройства можно устанавливать не только дома или на работе, но и в общественных местах. Например, встроенная в столик кафе зарядная панель позволит подзарядить аккумулятор мобильного телефона, планшета или ноутбука, пока его владелец обедает или отдыхает за бокалом пива или чашкой кофе.

Однако все это радужное будущее может и не настать, если производители беспроводных зарядных устройств не договорятся о принятии единого индустриального стандарта беспроводных зарядных устройств и встраиваемых адаптеров для портативной техники. В противном случае велика вероятность появления нескольких родственных, но не совместимых между собой решений – и тогда о реальной универсальности придется забыть. Хочется надеяться, что на этот раз производителям наконец‑то удастся не наступить очередной раз на эти грабли.

Отрадно, что сейчас уже появились первые признаки движения в верном направлении. 17 декабря 2008 года была основана организация WirelessPowerConsortium, члены которой будут заниматься разработкой и принятием стандартов для беспроводных зарядных устройств. Поэтому я все таки надеюсь, что очень скоро мы все получим возможность покупать специальные полки, которые будут заряжать наши мобильники и ноутбуки, а клубки проводов навсегда уйдут в прошлое.

Беспроводное оборудование Elmes Electronic

mini описание сверху над товаром CH-4HR — (Elmes electronic) приемник радиоканальный, 4 канала, до 40 одноканальных передатчиков, до 100 м радиус, светодиодная индикация, 4 релейных выхода (NOи NC контакты) на каждый канал, программируемое время удержания 0,5 сек — 4 часа, сигнальный выход S (открытый коллектор), питание 12VDC±15%, потребление 20-40 мА, 0°С…+40°С, 96х63х28 мм. Цена: 1750 руб CH-8HR — (Elmes electronic) приемник радиоканальный, 8 каналов, до 40 одноканальных передатчиков, до 100 м радиус, светодиодная индикация, 8 релейных выходов (NOи NC контакты) по каждому каналу, программируемое время удержания 0,5 сек — 4 часа, сигнальный выход S (открытый коллектор), питание 12VDC±15%, потребление 30-160 мА, 0°С…+40°С, 96х63х28 мм. Цена: 3310 руб CH-20HR — (Elmes electronic) приемник радиоканальный, 20 каналов, до 60 одноканальных передатчиков, до 100 м радиус, светодиодная индикация, 20 релейных выходов (NO и NC контакты), программируемое время удержания 0,5 сек — 4 часа, сигнальный выход S (открытый коллектор), питание 12VDC±15%, потребление 35 мА в режиме ожидания, по 25 мА на каждое активное реле, 0°С…+40°С, 129х95х25мм. Цена: 8350 руб PTX-50 — (Elmes electronic) беспроводной ИК датчик движения, зона обнаружения 20 м, 90°, радиоканал до 100 м, передатчик 43392 МГц, антена встроеная, 0°С…+40°С, питание от 9В алкалиновой батареи, потредление 0,014 мА (режим ожидания), 50х62х95 мм. Цена: 2490 руб GBX1 — (Elmes electronic) беспроводной акустический датчик (разбития стекла), зона детектирования до 10 м, радиоканал до 100 м, передатчик 433,92 МГц, 0°С…+40°С, питание от 9В алкалиновой батареи, потредление 0,012 мА (режим ожидания), 104х30х24 мм. Цена: 3507 руб CTX-3HS — (Elmes electronic) беспроводной радиоканальный миниатюрный магнитоконтактный герконовый датчик, радиоканал до 50 м, передатчик 433,92МГц, 0°С…+40°С, питание от 12В алкалиновой батареи типа GP23A, потребление 0,006 мА (режим ожидания), 58х32х19 мм. Цена: 1365 руб CTX-4HS — (Elmes electronic) беспроводной радиоканальный миниатюрный магнитоконтактный герконовый датчик, радиоканал до 200 м, передатчик 433,92МГц, 0°С…+40°С, питание от 9В алкалиновой батареи, потребление 0,01 мА (режим ожидания), 104х30х24 мм. Цена: 1740 руб CB-32 — (Elmes electronic) контрольная панель управления для беспроводных датчиков, до 16 пользователей, до 32 беспроводных датчиков Elmes, 2 проводных входа, 2 режима частичной постановки на охрану, контроль и оповещение с использованием GSM телефона, постановка и снятие с клавиатуры или брелока-передатчика, регистрация последних 256 событий, 2 внутренние резервные перезаряжаемые батареи, встроенная акустическая сирена, три универсальных программируемых выхода, освещенный ЖК-дисплей… Цена: 6400 руб CH-4-HT — (Elmes electronic) брелок-передатчик четырехканальный, 433,92 МГц, питание от 12В батареи типа GP23A, 50х39х14мм. Цена: 880 руб RP-501S — (Elmes electronic) комплект 4-канальный для передачи сигнала по радиоканалу: 1 супергетеродинный приёмник + 1 передатчик, до 500 м радиус, 433,92 МГц. Цена: 3470 руб Все производители: Основное описание под товаром

11 мифов о беспроводной энергии

В 1904 году Никола Тесла писал, что можно «передавать мощность в неограниченном количестве на любое земное расстояние и почти без потерь». Он никогда этого не делал. Мы начали 20 ^-й -й век, ожидая всемирного могущества, а 100 лет спустя мы получили зарядные устройства, которые почти не улучшали кабели. Не в восторге от так называемой «беспроводной энергии», наше общество сочиняло самоограниченные мифы о ней.

Однако за последнее десятилетие почти все старых предположений о беспроводной мощности были оспорены . Wireless power — это новое животное, и пора развеять мифы.

1. «Беспроводное питание» — это просто зарядные устройства.

Нет. Когда я говорю «беспроводное питание», я имею в виду повсеместное и стабильное беспроводное питание, которое распределяется как Wi-Fi. Для этого не требуются вилки, провода или зарядные площадки. Он приводит в действие несколько устройств, находящихся в движении, без прямой видимости, на расстоянии до 30 футов. Эта технология существует уже несколько лет.

2.Такой тип беспроводного питания должен быть опасным.

Когда беспроводные системы питания спроектированы правильно, они не представляют риска для людей, домашних животных и растений. Приемник освещает окружающую среду маломощным всенаправленным сигналом (Wi-Fi 2,45 ГГц), который не проходит через органические вещества. Он будет отскакивать от стен, пола и потолка, чтобы достичь передатчика. Затем передатчик отправляет мощность обратно по точным путям входящих сигналов. Этот процесс повторяется 100 раз в секунду, защищая организмы от воздействия.

3. Разве нам не нужны все новые устройства для беспроводной передачи энергии?

Нет, мы можем дооснастить существующие телефоны, планшеты, носимые устройства и т. Д. Беспроводными приемниками энергии через их порты питания или батарейные отсеки. Некоторые чехлы для смартфонов уже получают беспроводное питание и передают его на устройство. В долгосрочной перспективе будет более эффективным встраивать беспроводные приемники энергии в новую электронику во время производства.

4. Беспроводное питание едва заряжает устройства.

Такие устройства, как детекторы дыма, пульты дистанционного управления и термостаты, остаются привязанными к одному месту и потребляют мало энергии. Устройства, которые путешествуют с нами, такие как наши телефоны и носимые устройства, необходимо быстро заряжать, потому что мы отказываемся от них в процессе зарядки. Беспроводное питание может заряжать их во время использования, поэтому продолжительность зарядки становится спорным вопросом.

5. Проводное питание обеспечивает 100% эффективность.

Сейчас большинство людей оставляют зарядные устройства в стене 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.Зарядка телефона занимает около 10 ватт-часов, но зарядное устройство потребляет примерно 12 ватт-часов в течение дня, когда телефон не подключен. Другими словами, зарядное устройство расходует в два раза больше энергии, чем требуется для зарядки телефона. Это снижает эффективность примерно до 14% для одного телефона и 7%, если у вас есть два телефона или телефон и планшет.

6. Тогда с точки зрения эффективности эти зарядные площадки должны быть лучшими.

Производители зарядных устройств скажут вам, что их эффективность составляет от 70% до 80%.Это может быть верным для эффективности катушки к катушке, но общая эффективность означает 70%, умноженные на 50% (от адаптера), чтобы дать вам эффективность 35% при зарядке, скажем, в течение четырех часов.

Тем не менее, в течение этих 20 с лишним часов дня этот планшет генерирует сигнал Bluetooth, так что он всегда может обнаружить телефон. В течение дня это снижает эффективность еще на несколько процентных пунктов. Таким образом, прокладки менее эффективны, чем кабели, но не представляют никакой дополнительной ценности.

7. Беспроводное питание не может быть лучше кабелей или зарядных устройств.

С кабелем у вас есть одна розетка для зарядки одного устройства. Беспроводное питание работает так же, как Wi-Fi, поскольку у вас есть один источник питания для десятков или даже сотен устройств — телефонов, детских игрушек, детекторов дыма, датчиков безопасности, дверных замков, пультов дистанционного управления и т. Д.

Абсолютный КПД составляет от 1% до 9%, в зависимости от того, сколько устройств вы заряжаете, но передатчик потребляет фиксированное количество энергии.Другими словами, энергоэффективность беспроводной сети находится на том же уровне, что и кабели и зарядные устройства. Чем больше устройств он заряжает, тем эффективнее становится.

8. Разве люди не украдут мою беспроводную сеть?

Как и сеть Wi-Fi, платформы беспроводного питания могут шифровать соединения между передатчиками и приемниками и аутентифицировать устройства. Передатчик может распознавать устройства, способные получать питание по беспроводной сети, но тот, кто управляет платформой, решает, какие устройства получают питание.

9. Беспроводное электропитание — это просто роскошь, от нее нет никакой реальной пользы для мира.

Беспроводное питание — мечта защитников окружающей среды, поскольку оно может устранить повсеместное использование одноразовых батарей. Ежегодно американцы закупают (и утилизируют) почти 3 миллиарда сухих батарей. Они содержат токсичные материалы, такие как литий, ртуть, кислота, свинец, никель, кадмий и графит. Сброс аккумуляторов на свалки вреден для окружающей среды, а добыча этих материалов опасна для рабочих, их семей и их сообществ.Как только аккумуляторы будут рассчитаны на прием и хранение беспроводной энергии, мы будем производить и утилизировать гораздо меньше аккумуляторов.

10. Но беспроводное питание должно быть очень дорогим по сравнению с батареями и проводами.

Одна батарея AA обеспечивает 1 ватт-час за 50 центов. Одна киловатт энергии на часов от розетки стоит 10 центов. Другими словами, питание от розетки в 5000 раз дешевле, чем от батареи. Если вы заменили батареи на беспроводное питание в семейном доме, вы могли бы легко сэкономить от 200 до 300 долларов в год, не считая затрат времени, которое вы тратите на покупку и замену батарей.

Более того, установка одного провода для питания датчика безопасности, термостата или дверного замка может стоить более 500 долларов на устройство. Это больше, чем стоимость энергии, потребляемой устройством мощностью 1 Вт за 570 лет. Имейте в виду, устройство мощностью 1 Вт сжигает энергию одного AA каждый час .

11. Хатем Зейне Оссии глубоко укоренился в ненависти к батареям.

Нет, но их время прошло! Алессандро Вольта изобрел первую батарею в 1800 году. Например, в 1800 году Наполеон Бонапарт был императором Франции.Одноразовые батареи просрочены для вывода на пенсию. Никола Тесла понимал это, и мы должны тоже. Пришло время настоящей беспроводной мощности.

ИС для беспроводной зарядки, ИС для беспроводного питания

Renesas — лидер в области беспроводного питания на рынке смартфонов с доминирующей долей рынка мобильных устройств и передатчиков. Воспользуйтесь нашей передовой технологией при проектировании беспроводной сети с помощью портфолио, которое обеспечивает лучшую в отрасли гибкую архитектуру SoC, эффективность и реализацию оборудования / алгоритмов.

• Первая в отрасли гибкая архитектура SoC на базе ARM® Cortex®-M0
• Лучшая в отрасли эффективность
• Уникальная и проверенная реализация аппаратного обеспечения / алгоритма
• Загрузить: Обзор устройств беспроводной связи (PDF)

Рекомендуемые устройства для беспроводного питания

Беспроводные микросхемы питания для удовлетворения ваших потребностей

Renesas — лидер в производстве ИС для беспроводных систем передачи энергии. Широкий ассортимент беспроводных ИС Renesas включает как передатчики, так и приемники, которые предлагают явные преимущества в физическом размере, энергоэффективности и гибкости.

Высокоинтегрированные ИС передатчиков Renesas предназначены для использования во всех типах зарядных устройств, а сверхкомпактные маломощные ИС приемников предназначены для портативных устройств и аксессуаров. Решения Renesas для беспроводного электропитания с различными входными напряжениями и типами / количеством катушек подходят для широкого спектра приложений, охватывающих практически все рынки и отрасли. Кроме того, некоторые микросхемы беспроводных зарядных устройств могут обеспечить дополнительные преимущества для увеличения мощности и контроля при соединении вместе.

Средства поддержки дизайна микросхемы беспроводной зарядки

Технология беспроводной зарядки сложна, и микросхемы беспроводной зарядки не исключение. По этой причине Renesas дополняет свои решения эталонными проектами, инструментами поддержки и конструкторской документацией, делая сложную задачу проектирования беспроводной ИС питания максимально простой и быстрой. Ресурсы по конкретным продуктам можно найти на различных страницах продуктов.

Стандартные микросхемы беспроводного питания Qi

Renesas является членом консорциума Wireless Power Consortium (WPC) и разрабатывает микросхемы беспроводного питания и комплекты эталонного дизайна на основе магнитной индукции, которые были сертифицированы по стандарту Qi.

Автомобильный эталонный комплект Tx мощностью 15 Вт

О технологии беспроводной зарядки

Технология беспроводной зарядки облегчает передачу электроэнергии от источника питания к электрической нагрузке без подключения проводов. Технология полезна в случаях, когда провода опасны, их невозможно подключить или просто неудобно.

Современные беспроводные зарядные устройства бывают разных физических форм, но все они основаны на фундаментальных принципах электромагнитной связи.Придерживаясь одного или нескольких отраслевых стандартов, задача создания усовершенствованных микросхем беспроводной зарядки заключается в максимальном повышении эффективности, совместимости и безопасности при минимизации физических размеров решения. Ведущие в отрасли устройства Renesas обладают всеми этими качествами, что позволяет производителям беспроводных зарядных устройств и портативных устройств легко и эффективно интегрировать технологию беспроводной зарядки в свои продукты следующего поколения.

Photonics and Modern Electro-Magnetics Group: Wireless Power Transfer

Photonics and Modern Electro-Magnetics Group: Wireless Power Transfer (Беспроводная передача энергии)

Беспроводная передача энергии

В последние несколько лет наше общество пережило тихую, но весьма драматичную революция с точки зрения количества автономных электронных устройств (е.грамм. ноутбуки, наладонники, цифровые фотоаппараты, бытовые роботы и т. д.) которые мы используем в повседневной жизни. В настоящее время большинство этих устройств питается от аккумуляторов, которые нужно очень часто перезаряжать. Этот факт побудил нас задуматься, существуют ли физические принципы что могло бы позволить беспроводное питание этих и подобных устройств. Результаты нашего исследования возможности использования резонансных объектов, сильно связаны через хвосты своих безызлучательных мод, для средний диапазон (т.е. несколько метров: например, в помещении или заводском павильоне) Приложения беспроводной передачи энергии кажутся весьма обнадеживающими. На этой странице вы найдете несколько наиболее актуальных материалов о это наша работа.

---

Теория беспроводной передачи энергии (публично объявлено в ноябре 2006 г.) В нашем первая статья, ( Annals of Physics ) мы объяснили теория, лежащая в основе нашей схемы.Давиде Кастельвекки из Американского института физики написал отлично пресс-релиз, это простыми словами объясняет нашу концепцию. Эта работа вызвала значительный интерес прессы, в том числе:

• «Беспроводная зарядка», Анджела Чанг, abcnews.go.com , 22 декабря (2006 г.).
• «Будут ли наши телевизоры в будущем беспроводными?» Атима Чансанчай, www.msnbc.msn.com , 14 декабря (2006 г.).
• «Физика обещает беспроводную мощь», Дж. Филдс, news.bbc.co.uk (размещено на первой странице BBC News ), 15 ноября (2006 г.).
• «Обрежьте кабели — беспроводное питание», The Economist , стр. 85, 18 ноября (2006 г.).
• «Беспроводная передача энергии может приводить в действие устройства на расстоянии», Дж. Р. Минкель, scientificamerican.com , 14 ноября (2006 г.).
• «Человек пытается заряжать батареи без проводов», — Сет Боренштейн, Associated Press , 15 ноября (2006 г.).
• «Эванесцентная связь» может приводить в действие гаджеты без проводов », — Селеста Бивер, NewScientist.com , 15 ноября (2006 г.).
• «Выходы отсутствуют», Фил Берарделли, sciencenow.sciencemag.org (ежедневные новости журнала Science Magazine ), 14 ноября (2006 г.).
• Дополнительное освещение в СМИ нашей работы по беспроводной передаче энергии включает: BBC Radio 4, BBC World Radio, Forbes, The Boston Globe, Chicago Tribune, Christian Science Monitor, The Herald (Великобритания), PC World, USA Today, FOX news, CBS новости, местное телевидение ABC, Physics Today и > 300 статей в ведущих газетах и ​​радио-репортажах во многих странах мира, в том числе в Германии, Австралии, Иране, Индии, Хорватии, Греции, Испании, Франции, Италия, Великобритания, Польша, Канада, Нидерланды, Тайланд, Доминиканская Республика.

---

Эксперименты по беспроводной передаче энергии (публично объявлено 7 июня 2007 г., , ) В нашем экспериментальная бумага, ( Science ) мы продемонстрировали беспроводная передача мощности 60 Вт на расстояние 2 метра. Вы также можете скачать соответствующую статью Дополнительные онлайн-материалы, который содержит несколько хороших фотографий эксперимента. В пресс-релиз, Франклин Хэдли из Института солдатства Нанотехнологии (MIT) объясняют простыми словами, но именно то, что мы сделали.Эта работа также вызвала значительный интерес прессы, в том числе:

• «TR10: Wireless Power», Дженнифер Чу, Technology Review (специальный выпуск, посвященный «10 новых технологий 2008 года, »), март / апрель (2008).
• «Первый шаг к беспроводному электроснабжению», Джеффри Винтерс, Discover Magazine (специальный выпуск, посвященный 100 Top Science Stories 2007 ), январь (2008).
• «Wireless Energy», Clay Risen, New York Times (включен в специальный выпуск Year in Ideas ), 9 декабря (2007).
• «Ученые Массачусетского технологического института прокладывают путь к беспроводной зарядке батарей», Уильям М. Балкли, Wall Street Journal , 8 июня (2007).
• «Массачусетский технологический институт питает лампочку без проводов», USA Today , 9 июня (2007).
• «Команда Массачусетского технологического института зажигает его — без проводов», — Крис Рейди и Кэролайн Джонсон, Boston Globe , 8 июня (2007).
• «Power advance предвещает будущее устройств, которые можно заряжать без проводов», — Брайан Бергштейн, Associated Press , 7 июня (2007).
• «Беспроводная энергетическая лампочка в семи футах от нас», Дж. Р. Минкель, Scientific American , 7 июня (2007 г.).
• «Обещание беспроводной энергии активизируется», Джонатан Филдс, news.bbc.co.uk (размещено на первой странице BBC News ), 7 июня (2007).
• Дополнительное освещение в СМИ нашей экспериментальной работы по беспроводной передаче энергии включает: BBC Radio, The Times (Великобритания), The Daily Telegraph (Великобритания), The Daily Mail (Великобритания), Popular Mechanics, NPR, Suddeutsche Zeitung (Германия), Le Monde (Франция) и > 500 статей в ведущих газетах и ​​радио-репортажах во многих странах мира, включая: Австралию, Иран, Китай, Хорватию, Грецию, Испанию, Канаду, Нигерию, Бразилию.

Недорогое, эффективное беспроводное питание и зарядка

QI — СТАНДАРТ ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ЗАРЯДКИ

Wireless power — это не новая концепция. Идея возникла в конце 1800-х годов, когда дальновидный ученый и инженер Никола Тесла начал управлять светом дистанционно. Те же принципы привели к Qi, мировому стандарту зарядки мобильных устройств с помощью беспроводной передачи энергии.

Qi позволяет разработчикам продуктов и производителям изменять способ взаимодействия людей и устройств с электропитанием и данными.Он динамически ищет резонанс и оптимизирует передачу мощности при различных условиях нагрузки и пространственных конфигурациях. Его можно использовать практически везде, где существуют традиционные потребности в энергии. Это революционное достижение, открывающее новый мир творческих возможностей — мощность и данные могут эффективно передаваться практически на любое электрическое устройство без ограничений, связанных с вилками, шнурами питания и зарядными устройствами.

Простой и безопасный, Qi заряжает или питает множество устройств, от смартфонов до беспроводных кухонных приборов.Эта технология сочетает в себе преимущества индукционной и резонансной зарядки, обеспечивая универсальный стандарт, предлагающий полный спектр инновационных функций и возможностей.

QI И КОНСОРЦИУМ БЕСПРОВОДНОЙ ЭНЕРГИИ>

БОЛЬШЕ ШНУРОВ

Wireless power позволяет дизайнерам и производителям отрезать последний шнур и дать потребителям то, о чем они просили, — по-настоящему беспроводной образ жизни. Благодаря стандарту Qi питание, данные и обмен данными теперь проходят через устройства от разных производителей, обеспечивая беспроблемный пользовательский интерфейс.

ПРОДЛЕННЫЙ СРОК СЛУЖБЫ

Wireless power устраняет необходимость во внешних портах. Теперь устройства могут быть сконструированы таким образом, чтобы исключить износ разъемов и кабелей, возникающий при многократном использовании. Они также могут быть полностью герметичными, чтобы защитить их при работе в неблагоприятных условиях, в том числе под водой и при экстремальных температурах.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

Любой продукт, которому требуется питание, может использовать технологию беспроводного питания.Это применимо ко всему: от бытовой электроники, такой как телефоны и планшеты, до кухонной техники, медицинских устройств и т. Д. А с развитием стандарта Qi несколько устройств от разных производителей теперь могут поддерживаться одним источником, что упрощает простую и эффективную зарядку.

РАЗВИТИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

От полностью интегрированных устройств, таких как новейшие iPhone от Apple, до постоянно растущего списка поставщиков инфраструктуры, включая ведущие автомобильные компании, IKEA и Starbucks, — беспроводное питание — это основная технология, способная изменить образ жизни каждого человека.Единственным ограничением является ваше воображение.

ПРИБЫЛ БЕСПРОВОДНОЙ ПИТАНИЯ

Беспроводная зарядка и питание быстро развиваются. Новые продукты анонсируются ежедневно, консорциум Wireless Power Consortium растет, и Qi быстро переходит на более мощные приложения, такие как кухонная техника, чтобы удовлетворить растущий спрос.

Не отставай. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о том, как nok9 может помочь ускорить ваш путь разработки продукта. От консультационных услуг и лабораторных испытаний до наиболее полных в отрасли систем тестирования на совместимость с беспроводным питанием и обеспечения качества — мы можем помочь вам разработать перспективный, упреждающий подход к проектированию и производству ваших следующих продуктов для беспроводного питания.

НАЧАТЬ>

НАУКА БЕСПРОВОДНОЙ ЭНЕРГИИ

Беспроводная передача энергии была впервые продемонстрирована в конце 1800-х годов, но только в последнее десятилетие технология была усовершенствована до такой степени, что она предлагает ощутимые преимущества для реальных приложений. В частности, развитие резонансной беспроводной технологии питания для рынка бытовой электроники показало, что индукционная зарядка (беспроводная зарядка) обеспечивает новый уровень удобства для зарядки миллионов повседневных устройств.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Беспроводная мощность широко известна под многими терминами, включая индуктивную передачу мощности (IPT), индуктивную связь, резонансную беспроводную мощность и резонансную передачу мощности. Каждый из этих терминов по существу описывает один и тот же фундаментальный процесс — беспроводную передачу электричества или энергии от источника питания к электрической нагрузке без соединителей через воздушный зазор. В основе беспроводной системы питания лежат две катушки — передатчик, посылающий энергию на катушку приемника через колеблющееся магнитное поле.Катушка передатчика возбуждается переменным током для создания магнитного поля, которое, в свою очередь, индуцирует ток в катушке приемника.

Для этого постоянный ток (DC), подаваемый от источника питания, преобразуется в высокочастотный переменный ток (AC) специальной электроникой, встроенной в передатчик.

AC возбуждает катушку из медного провода в передатчике, которая генерирует магнитное поле. Как только приемная катушка находится в непосредственной близости от магнитного поля, поле может индуцировать переменный ток в приемной катушке.

Электроника в приемном устройстве затем преобразует переменный ток обратно в постоянный ток, создавая полезную мощность.

Весь процесс проиллюстрирован на схеме «Как работает беспроводное питание» на этой странице.

ЧТО ТАКОЕ «РЕЗОНАНС»?

Расстояние, на котором может передаваться энергия (или мощность), увеличивается, если катушки передатчика и приемника резонируют на одной и той же частоте. Резонанс — это частота, на которой объект естественным образом вибрирует или звонит — очень похоже на то, как камертон звонит на определенной частоте и может достигать своей максимальной амплитуды.

Будьте в курсе последних разработок

Хотите быть в курсе последних функций, разработок и новостей в области беспроводной связи? Оставайтесь в курсе через еженедельный информационный бюллетень nok9:

ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТНОЙ БЮЛЛЕТЕНЬ NOK9>

Беспроводная передача энергии | Analog Devices

линейный Линейный Беспроводное литий-ионное зарядное устройство с понижающим преобразователем постоянного тока в постоянный ток 1,2 В

1

LTC4126-ADJ

1

50 м

4,2 В

Линейный

Таймер

Беспроводное зарядное устройство Li-Ion с 1.Понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 2 В

2,65 доллара США (LTC4126EV-ADJ # TRMPBF)

2

LTC4124

1

100 м

4,0 В, 4,1 В, 4,2 В, 4,35 В 4,0 В,

Таймер

Беспроводное литий-ионное зарядное устройство, 100 мА с отсоединением при низком уровне заряда батареи

2,65 долл. США (LTC4124EV # TRMPBF)

3

LTC4126-10

1

10 м

3 4,1 9034 9034 Линия 9034 В, 4,1 В, линия

Беспроводное литий-ионное зарядное устройство 10 мА с 1.Понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 2 В

2,65 долл. США (LTC4126EV-10 # TRMPBF)

4

LTC4126

1

7,5 м

4,2 В, 4,35 В

7,54

2,65 долл. США (LTC4126EV # TRMPBF)

5

LTC4125

1

—

—

Резонансный 9035R 9035R 9035R с автоматическим таймером Беспроводной передатчик мощности

$ 4.00 (LTC4125EUFD # PBF)

6

LTC4123

1

25 м

1,5 В

Линейный

Таймер

Маломощное беспроводное зарядное устройство для слуховых аппаратов 9035 # 9034

7

LTC4120-4.2

1

400 м

4,2 В

Коммутационный

Таймер

Беспроводной приемник энергии 400 мА, понижающее зарядное устройство, фиксированный 4,2 В, поплавок

$ 3.25 (LTC4120EUD-4.2 # PBF)

8

LTC4120

1, 2

400 м

Adj (от 3,5 В до 11 В)

Переключение

Таймер

Зарядное устройство для беспроводной батареи 400 мА . Напряжение холостого хода

$ 3,25 (LTC4120EUD # PBF)

Управление питанием Глава 12: Беспроводная передача энергии

Вы можете использовать беспроводную передачу энергии на разных уровнях мощности. На низком уровне мощности беспроводная передача энергии предназначена для смартфонов и других портативных систем с батарейным питанием.Беспроводная передача данных повышенной мощности используется для подзарядки аккумулятора в электромобиле. Сначала мы опишем технологию с низким энергопотреблением в формате FAQ. Далее мы расскажем о работе, проделанной в Национальной лаборатории Ок-Ридж по беспроводной зарядке аккумуляторов в электромобиле.

Существует ли стандарт беспроводной передачи энергии для портативных телефонов?

Беспроводная передача энергии основана на стандарте WPC 1.1 консорциума Wireless Power Consortium (июль 2012 г.), который обеспечивает перекрестную совместимость совместимых передатчиков и приемников.Стандарт определяет физические параметры и протокол связи, используемые при беспроводной передаче энергии.

Глобальный стандарт консорциума Wireless Power Consortium для совместимой беспроводной зарядки называется Qi (произносится как «чи»). Стандарт Qi гарантирует, что любое устройство с логотипом Qi будет работать с любой зарядной поверхностью с логотипом Qi, независимо от производителя или бренда. Qi обеспечивает свободу дизайна, дифференциацию продуктов и гарантированную совместимость с беспроводной зарядкой.

Как работает технология беспроводной связи?

Беспроводная передача энергии основана на магнитной индукции между плоскими катушками приемника и передатчика. Размещение катушки приемника над катушкой передатчика вызывает магнитную связь, когда катушка передатчика приводится в движение. Поток попадает во вторичную катушку, что вызывает ток и напряжение. Вторичное напряжение выпрямляется и передается на нагрузку по беспроводной сети. Беспроводная передача энергии обычно контролируется двумя ИС: одна передает, а другая принимает передаваемую мощность, как показано на рис.12-1.

12-1. Qi-совместимые приемники беспроводной передачи энергии и схемы передатчиков. Bq500410a — это ИС передатчика Texas Instruments. ИС сопутствующего приемника включают bq51050B, bq51051B, bq51011, bq5013, bq51013A и bq51013B.

Как микросхемы приемника и передатчика обеспечивают беспроводную передачу данных?

ИС приемника с передачей мощности обеспечивает эффективное преобразование мощности переменного / постоянного тока в соответствии с протоколом связи WPC 1.1.Алгоритмы управления обеспечивают эффективное и безопасное зарядное устройство для литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов, устраняя необходимость в отдельной цепи зарядного устройства.

За счет использования индуктивной передачи мощности в ближней зоне вторичная катушка, встроенная в портативное устройство, может принимать мощность, передаваемую первичной катушкой. Затем сигнал переменного тока от вторичной катушки выпрямляется и настраивается для подачи питания непосредственно на батарею. Глобальная обратная связь устанавливается от вторичного к первичному для стабилизации процесса передачи энергии.Эта обратная связь использует протокол передачи энергии WPC 1.1.

Что определяет передачу мощности?

Передача мощности зависит от соединения катушек, которое зависит от расстояния между катушками, выравнивания, размеров катушек, материалов катушек, количества витков, магнитного экранирования, согласования импеданса, частоты и рабочего цикла. Катушки приемника и передатчика должны быть выровнены для лучшего соединения и эффективной передачи энергии. Чем ближе расстояние между двумя катушками, тем лучше сцепление.Однако, чтобы учесть корпус и поверхности сопряжения, практическое расстояние установлено менее 5 мм, как определено в стандарте WPC. Экранирование добавляется в качестве основы как для передающей, так и для приемной катушек, чтобы направлять магнитное поле в связанную зону. Магнитные поля за пределами связанной зоны не передают мощность. Таким образом, экранирование также служит для сдерживания беспроводных полей и предотвращения взаимодействия с другими соседними компонентами системы.

Устанавливает ли стандарт WPC 1.1 стандартную рабочую среду для передачи энергии?

Вы можете управлять передачей мощности, изменяя любой из параметров связи катушки.Однако для совместимости с WPC указаны катушки и емкость на стороне передатчика, а точка резонансной частоты — фиксированная. Передача мощности регулируется путем изменения частоты вдоль резонансной кривой от 112 кГц до 205 кГц (то есть чем выше частота, тем ниже мощность). Рабочий цикл остается постоянным на уровне 50% во всем диапазоне мощности и снижается только после достижения 205 кГц.

Какие конфигурации змеевиков доступны?

На рис. 12-2 показана конфигурация с тремя катушками A6 с площадью поверхности заряда 70 x 20 мм, а также одиночная катушка A1 с зарядным пространством 18 мм x 18 мм.Зона заряда A6 размером 70 мм на 20 мм на 400% больше, чем площадь 19 мм на 19 мм, используемая катушкой A1.

12-2. ИС передатчика может использовать любую из двух конфигураций катушек. Слева — одиночная катушка A1, а справа — конфигурация с тремя катушками A6.

Змеевик A6 может обеспечить КПД более 70 процентов. Стандарт WPC устанавливает характеристики катушки и согласующего конденсатора для передатчика A6. Хотя передатчик предназначен для управления массивом из трех катушек A6, его также можно использовать для управления одной катушкой A1.Для работы с одной катушкой две внешние катушки и связанная с ними электроника просто не используются.

Характеристики передатчика A6 могут варьироваться в зависимости от конструкции комплекта катушек A6. Для достижения наилучших характеристик с небольшими катушками приемника при большой нагрузке лучше всего сконструировать набор катушек так, чтобы он находился на нижнем конце указанного допуска.

Устанавливает ли стандарт WPC характеристики змеевика?

Стандарт WPC описывает размеры, материалы катушек и информацию о настройке катушек на резонанс.Значение индуктивности и резонансного конденсатора имеет решающее значение для правильной работы и эффективности системы.

Почему так важен выбор конденсатора?

Выбор конденсатора имеет решающее значение для правильной работы системы. Резонансный резервуар требует общей емкости центральной катушки 68 нФ +5,6 нФ, что является требованием совместимости с системой WPC. Выбранные конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 100 В и должны быть из высококачественного диэлектрика C0G (иногда также называемого NP0).Обычно они имеют допуск 5%, что вполне достаточно. Разработчик может комбинировать конденсаторы для достижения желаемого значения емкости. В зависимости от наличия могут работать различные комбинации.

Можете ли вы контролировать эффективность передачи энергии?

Обнаружение паразитных металлов (PMOD) и обнаружение посторонних предметов (FOD) может непрерывно контролировать эффективность установленной передачи мощности. Это защищает от потери мощности из-за металлических предметов на пути беспроводной передачи энергии.Комбинируя входную мощность, известные потери и значение мощности, сообщаемое заряжаемым устройством RX, передатчик может оценить, сколько мощности не учтено и предположительно потеряно из-за неуместных металлических предметов. Превышение этой неожиданной потери указывает на неисправность и прекращает передачу энергии.

PMOD имеет определенные недостатки, так как точность выпрямленной мощности не гарантируется в соответствии с исходной спецификацией WPC1.0. Однако алгоритм FOD использует информацию от внутрисистемной характеристики и WPC1.1 сертифицированный приемник, поэтому он более точен. Если спецификация WPC1.0 требует только выпрямленного пакета мощности, спецификация WPC1.1 дополнительно использует принятый пакет мощности, который более точно отслеживает мощность, используемую приемником. По умолчанию PMOD и FOD используют один и тот же резистор, устанавливающий порог, для которого рекомендуемая начальная точка составляет 400 мВт.

Как взаимодействуют ИС приемника и передатчика?

Связь в рамках стандарта WPC осуществляется от приемника к передатчику, где приемник сообщает передатчику, что нужно послать мощность и ее количество.Чтобы обеспечить регулирование, приемник должен сообщать передатчику, увеличивать или уменьшать частоту. Приемник контролирует выход выпрямителя и, используя амплитудную модуляцию (AM), отправляет пакеты информации на передатчик. Пакет состоит из преамбулы, заголовка, фактического сообщения и контрольной суммы, как определено в стандарте WPC.

Приемник отправляет пакет путем модуляции импеданса сети. Этот сигнал AM отражается в виде изменения амплитуды напряжения на катушке передатчика.Сигнал демодулируется и декодируется электроникой на стороне передатчика, а частота его выхода катушки регулируется, чтобы замкнуть контур регулирования.

Демонстрация 20кВт, электромобиль, Национальная лаборатория Ок-Ридж, беспроводная система передачи энергии

Система беспроводной зарядки для электромобилей мощностью 20 кВт была недавно продемонстрирована в Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США (ORNL). Система зарядки достигла эффективности 90%, что в три раза больше, чем у подключаемых систем, обычно используемых для электромобилей.

Команда силовой электроники ORNL создала первую в мире систему беспроводной зарядки мощностью 20 кВт для легковых автомобилей, разработав уникальную архитектуру, которая включает инвертор на основе ORNL, изолирующий трансформатор, бортовую электронику и технологии связи. Для демонстрации исследователи интегрировали систему с одним преобразователем в электрическую Toyota RAV4, оснащенную дополнительной батареей емкостью 10 кВт-ч (рис. 12-3).

12-3. Система БПЭ установлена ​​в электрическом автомобиле Toyota RAV4, оснащенном дополнительной батареей емкостью 10 кВт · ч.

Исследователи уже работают над своей следующей целью — беспроводным зарядным устройством мощностью 50 кВт, которое будет соответствовать уровням мощности имеющихся в продаже зарядных устройств для быстрой зарядки. Обеспечение такой же скорости зарядки с удобством беспроводной зарядки может повысить потребительское отношение к электромобилям и считается ключевым фактором для автономных транспортных средств без помощи рук. По мере того, как исследователи совершенствуют свои системы для достижения более высоких уровней мощности, одной из их основных задач является обеспечение безопасности оборудования и связанного с ним персонала.

Первоначальная работа над беспроводной связью началась около трех лет назад и была описана в документе, представленном девятью исследователями ORNL в электронном бюллетене Инициативы электрификации транспорта (TEI) за 2013 год. По словам Дэвида Смита, менеджера программы автомобильных систем, «беспроводная передача энергии (WPT) представляет собой смену парадигмы в зарядке электромобилей (EV), которая предлагает потребителю автономный, безопасный и удобный вариант кондуктивной зарядки и связанной с этим потребности в кабелях. Сегодняшние технологии — это ступенька к электрифицированным дорогам, где автомобили могут заряжаться на ходу.”

В информационном бюллетене за 2013 год говорится, что WPT может быть полностью автономным благодаря системам радиосвязи на стороне транспортных средств и сети и бесконтактным способом; поэтому проблем с токами утечки, замыканиями на землю и потенциалами прикосновения не существует. Это также устраняет необходимость иметь дело с тяжелыми, громоздкими, грязными кабелями и вилками. Это устраняет страх забыть о подключении и разрядиться на следующий день, а также исключает опасность спотыкания на общественных парковках и в густонаселенных местах, таких как торговые центры, зоны отдыха и т. Д.Кроме того, высокочастотные магнитные поля, используемые при передаче мощности через большой воздушный зазор, сфокусированы и экранированы, так что пограничные поля (то есть поля магнитной утечки) быстро затухают в переходной области до уровней, значительно ниже пределов, установленных международными стандартами для общественная зона (которая начинается по периметру транспортного средства и включает в себя пассажирский салон).

Подход ORNL к зарядке БПЭ делает особый упор на радиосвязь в канале обратной связи регулирования мощности, дополненном программными алгоритмами управления.Целью этого БПЭ является минимизация бортовой сложности транспортного средства за счет сохранения содержания вторичной стороны, ограниченного настройкой катушки, выпрямлением, фильтрацией и взаимодействием с системой рекуперативного накопления энергии (RESS). Зарядка WPT представляет собой финал в контексте подключенного транспортного средства, беспроводной связи и, в конечном итоге, с развертыванием WPT в движении, высшей точки в работе электромобиля с неограниченным диапазоном: динамической беспроводной зарядки. Национальная лаборатория Окриджа работает над более эффективными конструкциями катушек, преобразователями силовой электроники и системами связи, а также над новыми стратегиями управления в этой области.Программы ORNL WPT также определяют и решают проблемы, связанные с личной безопасностью и опасностями, которые могут возникнуть. ORNL использует систему индуктивной связи электромагнитного резонанса для беспроводной зарядки электромобилей.

ORNL является головной организацией по этой деятельности и сотрудничает с Toyota Motor Corp., Evatran, центром ICAR Университета Клемсона, Cisco, Duke Energy и International Rectifier. Благодаря OEM, коммерциализации, коммуникациям, сетям и партнерам по устройствам ORNL выполняет агрессивные цели в области мощности и эффективности для электромобилей будущего с возможностью стационарной и подвижной зарядки.В конце первой фазы ORNL продемонстрировал передачу мощности 6,6 кВт и 10 кВт через зазор 160 мм с эффективностью более ~> 90% постоянного тока, КПД ~ 97% между катушкой и 85% между концом. (от розетки до клемм аккумулятора автомобиля) эффективность. В демонстрации использовались специализированные системы связи ближнего действия (DSRC) для мониторинга данных на стороне автомобиля и обратная связь для управления блоками на стороне сети.

На рис. 12-4 представлена ​​блок-схема исходной системы беспроводной передачи энергии ORNL. Блок на стороне сети системы БПЭ состоит из активного внешнего выпрямителя (AFER) с коррекцией коэффициента мощности (PFC), высокочастотного инвертора мощности, высокочастотного изолирующего трансформатора, настроечного конденсатора и первичной обмотки.На вторичной (автомобильной) стороне вторичная катушка параллельна настраивающему конденсатору, диодно-мостовому выпрямителю и фильтрующему конденсатору.

12-4. Блок-схема системы БПЭ ORNL с пятью каскадными ступенями преобразования мощности.

Активный входной выпрямитель

На рис. 12-5 показан активный входной выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности. В преобразователе AFER используется только левая ножка активного входного выпрямителя, а правая ножка действует как фазовая ветвь диода.AFER может работать как схема коррекции коэффициента мощности и способен увеличивать пиковое значение напряжения сети до 10 раз (обычно в 2–3 раза).

12-5. Активный входной выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности.

AFER с PFC также можно чередовать для увеличения номинальной мощности. Для обеспечения высокой эффективности, низких потерь и высокой частоты переключения, а также снижения пульсаций тока в нем используются модули фазовых ветвей SiC MOSFET APT100MC120JCU2. Преобразователь работает на основе эталонной мощности, подаваемой на аккумулятор транспортного средства.Обычно, в зависимости от эталонного тока батареи, для определения величины эталонного тока из сети используется ПИ-регулятор (пропорционально-интегральный). Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) определяет фазовый угол напряжения сети, и опорный ток сети формируется соответствующим образом. Внешний ПИ-регулятор использует фактический ток сети и внутренний эталонный переменный ток и определяет состояния переключения. С выбранной архитектурой ORNL достиг коэффициента мощности> 98% и общих гармонических искажений тока (THDI) на уровне

Конструкция змеевика муфты

Электромагнитная конструкция катушек связи БПЭ обеспечивает наиболее фундаментальное исследование их характеристик.В ORNL команда WPT разработала ответвители, основанные на векторном магнитном потенциале в точке поля из-за тока, протекающего в идеальном проводнике первичной катушки. Определено, что потенциал в этой точке поля лежит в месте расположения вторичной катушки. Для пары катушек с радиусом a, при условии бесконечно малого радиуса проводника и расстояния между катушкой z, радиус-вектор от начала координат первичной катушки до точки поля становится равным

.

(рис. 12-6). Соответствующий векторный потенциал Aφ для случая N1 первичных витков и I1 A дает первичное возбуждение N1I1 ампер-витков.

12-6. Схема векторного анализа поля (аналитическое построение) для расчета катушек связи.

В точке поля P магнитный векторный потенциал сильно зависит от радиуса первичной катушки, полного тока, угла совмещения θ и обратно пропорционально квадрату разделительного расстояния r. Однако именно плотность потока B (r, θ) и общий поток Φ во вторичной катушке наиболее важны для характеристик БПЭ и задаются как:

Преобразователь частоты

Условия нагрузки; я.е., состояние заряда аккумулятора и коэффициент связи; то есть зазор между катушкой транспортного средства и первичной контактной площадкой и любое рассогласование между передающей и приемной катушками определяют частотную характеристику системы WPT. Количество мощности, передаваемой на вторичную обмотку, зависит от частоты переключения, рабочего цикла и входного напряжения инвертора. Это отношение может быть выражено как:

(2)

Где:

Ud0 = Напряжение на шине высокочастотного инвертора

d = скважность импульса

ω = угловая частота

Хотя напряжение первичной обмотки может регулироваться активным входным преобразователем для изменения напряжения шины постоянного тока Ud0, конечной целью является динамическое изменение частоты переключения и рабочего цикла для достижения наилучших рабочих условий с точки зрения эффективности. и передача энергии.В лабораторных условиях ORNL напряжение инвертора ВЧ мощности регулировалось с помощью источника питания. В коммерческой версии этой технологии WPT потребуется выделенная линия связи малого радиуса действия (DSRC), как показано на рисунке 12-4. Сторона передатчика DSRC собирает данные измерений, такие как напряжение батареи, ток батареи и сообщения системы управления батареей (BMS), необходимые для регулирования. Сторона приемника на стороне сети канала DSRC принимает эту информацию для целей управления вместе с поддержкой измерений на первичной стороне.Затем встроенная система управления на основе DSP определяет частоту переключения и соответствующий рабочий цикл в соответствии с используемым законом управления. Коммутационные сигналы для IGBT инвертора генерируются алгоритмом управления DSP и подаются на приводы затворов высокочастотного инвертора. Система управления может также регулировать мощность инвертора на основе команд задания мощности, которые могут быть получены посредством коммуникаций V2i от совместимой утилиты смарта сетки.

Части этой статьи были подготовлены Окриджской национальной лабораторией, управляемой UT-Battelle для США.S. Министерство энергетики по контракту DE-AC05-00OR22725. Соответственно, правительство США сохраняет за собой неисключительную, бесплатную лицензию на публикацию на основе вклада или позволяет другим делать это для целей правительства США. В исследовательскую группу входили Омер К. Онар, Стивен Кэмпбелл, Клифф Уайт, Ларри Зайбер, Честер Кумер, Ликсин Танг, Пол Чамбон, Мадху Чинтавали и Джон М. Миллер.

Безопасна ли беспроводная передача энергии?

Этот пост основан на материалах участников AirFuel Alliance.

С увеличением количества потребительских электронных устройств и повышением требований к мобильности тема безопасности беспроводной передачи энергии и воздействия радиочастотного излучения становится все более важной. В следующем посте мы отвечаем на часто задаваемые вопросы, связанные с безопасностью беспроводных систем питания.

Итак, хорошо продуманная «беспроводная зарядка» или «беспроводное питание», обеспечиваемое посредством магнитной связи в ближнем поле (например, магнитного резонанса) или передачи радиочастотной энергии в дальнем поле, являются безопасными.Эти продукты должны соответствовать местным нормам по воздействию радиочастотного излучения. Метод беспроводной передачи энергии и используемая электромагнитная частота могут ограничивать количество энергии, которое может быть безопасно передано.

Ниже приведены ответы на наиболее часто задаваемые вопросы.

В наши дни электромагнитные (ЭМ) поля окружают нас повсюду. Тем не менее, мы продолжаем слышать, что электромагнитные поля небезопасны. Безопасны ли электромагнитные поля для беспроводной связи?
Способы, которыми наши тела взаимодействуют с электромагнитными полями, изучались в течение долгого времени и хорошо изучены.Продукция, генерирующая электромагнитные поля, регулируется региональными властями, например. FCC в США, чтобы гарантировать соблюдение установленных стандартов безопасности. Любой продукт, который соответствует и / или превышает требования безопасности, считается безопасным. Продукты, не соответствующие критериям безопасности, не подлежат продаже.

Вы можете объяснить, как электромагнитные поля взаимодействуют с нашим телом?
Существует два основных типа электромагнитного излучения: ионизирующее и неионизирующее излучение.Ионизирующее излучение — это излучение, которое может напрямую влиять на изменения атомной структуры тела посредством ионизации атомов. Такое излучение включает рентгеновские лучи, гамма-лучи и другие, превышающие частоты видимого света, например петагерцы в эксагерцы. Ионизирующее излучение в основном используется в медицинских и инспекционных технологиях и требует более строгого регулирования воздействия. Неионизирующее электромагнитное излучение более распространено и включает в себя беспроводные радиоприемники, Wi-Fi и другие общие электромагнитные волны, используемые для связи и питания. E.грамм. килогерцы в гигагерцы. Неионизирующее излучение в установленных пределах безопасно. Региональные правила гарантируют, что продукты не превышают определенные уровни излучения, чтобы предотвратить взаимодействие с другими системами и быть безопасными для людей. Неионизирующее излучение обычно не вызывает какого-либо сразу заметного эффекта в организме, однако при высокой интенсивности может вызвать нагревание тканей или стимуляцию нервов через индуцированное электрическое поле в организме. SAR или «удельная скорость поглощения» — это мера мощности (ватт), наведенной в ткани, на вес ткани (килограммы).Индуцированное электрическое поле — это мера индуцированного электрического потенциала (вольт), вызванного электромагнитным излучением на заданном расстоянии в теле (в метрах). Нормы обычно выражаются в пределах этих количеств.

В чем разница между электрическими полями, магнитными полями и электромагнитными полями?
Электрические и магнитные поля — это обе категории электромагнитных полей. Всякий раз, когда существует изменяющееся во времени электрическое поле, возникает соответствующее магнитное поле и наоборот.Иногда поля с доминирующим электрическим потенциалом отличаются от полей с доминирующим магнитным потенциалом. Каждый из этих типов полей по-разному влияет на тело и может по-разному вести себя с разными типами материалов. В этом смысле может быть важным различать два типа полей и какой из них является доминирующим. В технологии беспроводной передачи энергии в ближнем поле магнитная индукция и магнитный резонанс основаны на передаче энергии с использованием составляющей магнитного поля.

Излучают ли сотовые телефоны электромагнитные поля, как беспроводные сети?
Да. Как и другие продукты, использующие электромагнитную энергию, например Сотовые телефоны Wi-Fi, Bluetooth и т. Д. Также излучают электромагнитное излучение. Как и все изделия, излучающие излучение, как сотовые телефоны, так и системы беспроводного питания регулируются и должны соответствовать определенным стандартам. Сотовые телефоны чаще всего упоминаются из-за того, насколько они мобильны и насколько близко к телу они используются, например держать телефон рядом с ухом / головой.Поскольку сотовые телефоны должны взаимодействовать с базовыми станциями, которые физически находятся далеко от пользователя, и пользователь часто держит телефон рядом с головой, радиочастотное излучение, вызываемое сотовыми телефонами, может быть выше по сравнению с другими типами продуктов.

Постановление о безопасности электромагнитного и беспроводного питания

Кто решает, каковы безопасные уровни электрического и магнитного поля?
Каждая страна определяет, какой местный регулирующий орган регулирует безопасность неионизирующего электромагнитного излучения, часто называемого радиочастотным (РЧ) излучением.В Соединенных Штатах FCC устанавливает правила воздействия радиочастотного излучения. В других странах обычно существует региональный руководящий орган, отвечающий за установление правил. Большинство региональных руководящих органов основывают свои правила на опубликованных хорошо известных руководящих принципах, исследованиях и стандартах. Наиболее распространенные и известные руководства разработаны Международной комиссией по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP — www.icnirp.org).

Кто решает, какой уровень радиочастотного воздействия является безопасным и где находятся эти рекомендации?
Как правило, в каждом регионе действуют разные ограничения в отношении требований к воздействию радиочастотного излучения.Наиболее общепринятые в мире руководящие принципы разрабатываются ICNIRP (http://www.icnirp.org), хотя многие страны, включая США, имеют похожие, но разные ограничения, поэтому важно проверять конкретные ограничения для каждого региона. Нормативные требования США к беспроводному питанию можно найти здесь и здесь.

Применимые документы ICNIRP — это директивы по электромагнитному полю от 1998 года (которые охватывают от 1 Гц до 300 ГГц), а затем обновление 2010 года к директивам по электромагнитному излучению, которые изменяют рекомендации 1998 года с 1 Гц до 100 кГц.

Могут ли разные страны отличаться в том, что безопасно?
Да. Местные правила могут отличаться от страны к стране, однако большинство из них следуют схожим правилам.

Как измеряется радиочастотное излучение, чтобы определить соответствие критериям безопасности?
Существует два общих метода определения безопасных рабочих пределов электромагнитного поля:

1. Полевые контрольные уровни
2. Основные ограничения SAR и индуцированного электрического поля (Ei)

Метод 1 использует измеренные уровни электрического и магнитного поля и является самым простым, хотя и самым консервативным способом подтверждения соответствия.Эти поля можно просто измерить с помощью измерителя поля в любой области, доступной для человека. Если измеренные уровни поля ниже указанного опорного уровня, то уровень экспозиции РФ считается безопасным и требования удовлетворены.

В методе 2 соответствие определяется путем демонстрации того, что любое радиочастотное воздействие не превышает пределов, установленных для SAR и индуцированного электрического поля (иногда называемых «Основные ограничения»). Для более высоких частотных диапазонов (выше нескольких МГц) были разработаны и утверждены методы с использованием основных жидкостей, имитирующих электромагнитные свойства человеческого тела, для измерения SAR.Для более низких частот методы измерения еще не утверждены, поэтому для подтверждения соответствия необходимо использовать проверенные имитационные модели. Должны соблюдаться ограничения как SAR, так и Ei. Большая часть мира, имеющего дело с сотовыми телефонами, очень хорошо понимает SAR, но не особо разбирается в Ei. Причина этого проста: выше 1–2 МГц SAR является доминирующим пределом, а Ei настолько ниже по сравнению, что им можно пренебречь (см. Рисунок ниже). Ниже 1-2 МГц Ei является основным ограничением, которое необходимо соблюдать, а SAR по сравнению с ним становится незначительным.

Частоты безопасного и беспроводного питания

Некоторые говорят, что более низкие частоты безопаснее для человеческого организма из-за SAR. Так является ли беспроводное питание (Qi) с более низкой частотой 100 кГц ~ 200 кГц более безопасным, чем беспроводное питание с более высокой частотой 6,78 МГц (магнитный резонанс AirFuel)?
Нет, предположение о том, что более низкие частоты более безопасны, неверно. Для соответствия основным ограничениям по воздействию радиочастотного излучения требуются устройства беспроводной связи как с более низкой, так и с более высокой частотой.Ниже 1–2 МГц Ei является доминирующим ограничением, которое необходимо соблюдать, а SAR становится незначительным по сравнению с этим. Ограничения WPT Ei на более низкой частоте в некоторых случаях могут быть более строгими, чем ограничения SAR на более высоких частотах (см. Рисунок выше).

Сегодня методы измерения SAR доступны только для диапазонов от 4 МГц до 6 ГГц и выше (где преобладает предел SAR). Следовательно, компании, производящие продукты, которые не соответствуют референсным уровням и работают на частотах ниже 4 МГц, должны путем детальной проверки и моделирования с использованием моделей человеческого тела с соответствующими системами доказать, что основные ограничения (как Ei, так и SAR) соблюдены.Например, у FCC в США есть процесс, который необходимо соблюдать для проверки кода и моделирования, а затем они проверяют моделирование и результаты, чтобы убедиться, что пределы соблюдаются с разумной уверенностью для любого разумного взаимодействия человека с продуктом.

Для высокочастотного беспроводного источника питания 6,78 МГц (AirFuel Resonant) есть пример коммерческого продукта мощностью 30 Вт, который прошел SAR с использованием измерения (а не только моделирования). Подробности можно найти здесь.

В чем разница между низкочастотными индуктивными системами с частотой кГц и высокочастотными резонансными системами беспроводной связи?
Известные нам индукционные системы исторически работали в диапазоне от ~ 100 до 300 кГц (хотя технически они могли работать и на других частотах).Резонансные системы работают в диапазоне от 20 кГц до 20 МГц, однако стандарты AirFuel выбрали 6,78 МГц по ряду веских причин. Разница между индуктивными и резонансными системами определяется (с точки зрения пользователя) на основе свободы передвижения, способности работать через толстые поверхности и эффективности работы в этом диапазоне свободы. Индуктивные системы обычно имеют катушки одинакового или аналогичного размера на приемнике и передатчике и требуют очень высокой связи (и, следовательно, имеют более низкий коэффициент качества).С другой стороны, резонансные системы не нуждаются в согласованных размерах катушек, могут работать в широком диапазоне связи и, как правило, имеют высокий коэффициент качества (что означает меньшие потери в катушке и, следовательно, меньший нагрев катушки).

Исторически индуктивные системы (такие как Qi) могли обходиться без использования эталонных уровней радиочастотного воздействия, вместо того, чтобы соответствовать основным ограничениям. Это возможно просто потому, что экспонируется очень небольшое поле, так как каждая катушка находится в непосредственной близости, и поле отключается, когда другая катушка не связана прочно.Это, в свою очередь, означает, что единственным тестом является измерение уровня поля ниже установленного эталонного уровня для данного региона. С другой стороны, если та же самая система, работающая на частотах от 100 до 300 кГц, была резонансной системой (или даже очень плохой индуктивной системой) и имела несогласованные катушки, чтобы обеспечить большую пространственную свободу, тогда уровень воздействия поля может превышать контрольный уровень. Само по себе это не проблема; однако от поставщика потребуется путем утомительного моделирования (из-за отсутствия инструментов измерения, доступных на частотах ниже 4 МГц), чтобы показать, что основные ограничения соблюдены (в частности, Ei).

Беспроводная система электропитания с магнитным резонансом AirFuel работает на частоте 6,78 МГц. Более высокая частота обеспечивает некоторые существенные преимущества по сравнению с более низкими частотами (независимо от того, основаны ли более низкие частоты на резонансной или индуктивной связи). На 6,78 МГц катушки с высокой добротностью (с низкими потерями) возможны с использованием простых медных дорожек на печатной плате или других распространенных аддитивных / вычитающих процессов, которые уже широко используются в электронике. Кроме того, потери на вихревые токи, возникающие в близлежащих металлических объектах, уменьшаются пропорционально квадратному корню из увеличения частоты.Это означает, что простые металлические предметы, такие как монеты, шайбы, ключи и т. Д., Которые легко нагреваются в диапазоне 100–300 кГц, практически не видны и совсем не нагреваются системами, работающими на частоте 6,78 МГц. Более того, 6,78 МГц — это диапазон ISM с неограниченной мощностью излучения в большинстве частей мира. Это единственная частота, которая в настоящее время рекомендована ITU-R для беспроводной передачи энергии потребительским устройствам, поскольку признано, что она оказывает минимальное влияние на другие лицензированные диапазоны или не оказывает его вовсе. 100–300 кГц, с другой стороны, действительно вызывает определенные опасения для определенных лицензированных диапазонов НЧ и СЧ вещания, и поэтому на этих частотах следует уделить очень пристальное внимание.

Вкратце
Все беспроводные системы электропитания должны соответствовать основным ограничениям, чтобы гарантировать их безопасность для человеческого тела. Ниже 1-2 МГц основные ограничения Ei являются доминирующим фактором. Выше 1-2 МГц основные ограничения SAR являются доминирующим фактором. Во всех случаях, если референсные уровни могут быть достигнуты, дальнейшее тестирование / моделирование обычно не требуется. Если контрольные уровни не могут быть достигнуты, то необходимо продемонстрировать соблюдение основных ограничений с помощью моделирования или измерения.В настоящее время измерительное оборудование доступно только для частот выше 4 МГц.

Если вас интересует дополнительная информация о беспроводной мощности и безопасности, отправьте электронное письмо по адресу [email protected], президенту AirFuel Alliance, или [email protected], главе рабочего комитета AirFuel Resonant и старшему инженеру WiTricity. .

.