【導讀】傳統的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，包括基于 Qi 標準的技術(shù)，由于效率低下且只能在較低功率水平下運行，因此實(shí)際上僅適用于智能手機、可穿戴設備、醫療植入物和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品等小型設備。它們的低效率意味著(zhù)它們在碳排放方面對環(huán)境不友好，而且它們產(chǎn)生的熱量會(huì )減慢充電速度，因此必須進(jìn)行散熱。
傳統的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，包括基于 Qi 標準的技術(shù)，由于效率低下且只能在較低功率水平下運行，因此實(shí)際上僅適用于智能手機、可穿戴設備、醫療植入物和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品等小型設備。它們的低效率意味著(zhù)它們在碳排放方面對環(huán)境不友好，而且它們產(chǎn)生的熱量會(huì )減慢充電速度，因此必須進(jìn)行散熱。
目前，由于需要非常地定位被充電設備以確保有效耦合，因此大多數無(wú)線(xiàn)充電體積龐大、價(jià)格昂貴且不是特別方便。
圖 1：傳統的無(wú)線(xiàn)充電需要多級轉換，影響效率。
Qi 設計也相對復雜（影響效率的一個(gè)重要因素），整個(gè)轉換過(guò)程需要五個(gè)階段，如圖 1 所示。還值得注意的是，當未滿(mǎn)載運行時(shí)，效率會(huì )迅速下降。
下一代無(wú)線(xiàn)充電
為了解決傳統方法的局限性，Eggtronic開(kāi)發(fā)了E 2 WATT無(wú)線(xiàn)電力傳輸架構。E 2 WATT通常是基于 GaN 的解決方案，結合了電源和無(wú)線(xiàn)充電器，并圍繞獲得的感應技術(shù)構建。該方法將轉換階段的數量減少到兩個(gè)（見(jiàn)圖 2），它基于提供零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS)、零電流開(kāi)關(guān) (ZCS) 無(wú)線(xiàn)電力傳輸的專(zhuān)有拓撲。
圖 2：E 2 WATT 提供簡(jiǎn)化的端到端轉換。
在初級（發(fā)射器）中，ZVS-ZCS 拓撲實(shí)現了在任何負載條件下都可以忽略不計的開(kāi)關(guān)功率損耗，這是可能的，因為沒(méi)有使用諧振操作。這提供了非常平坦的效率曲線(xiàn)（圖 3），并允許在較低溫度下運行——在 30 W 設計中溫度多可降低 30°C。
圖 3：ZVS-ZCS 方法在整個(gè)負載范圍內提供出色的效率。
E 2 WATT 接收器在 ZVS 下運行，并采用了控制傳輸到負載的有功功率與反射到初級的無(wú)功功率之間比率的技術(shù)。此外，快速控制回路可實(shí)現精細的輸出調節，無(wú)需通過(guò)降壓轉換器或 LDO 進(jìn)行額外的轉換/調節。第二個(gè)控制回路進(jìn)一步化總無(wú)功功率，從而進(jìn)一步提高效率。
與傳統技術(shù)相比，E 2 WATT的另一個(gè)好處是增加了 z 軸充電：早期測試表明這一重要參數增加了八倍，極大地方便了用戶(hù)。
獨特的是，E 2 WATT 還提供低延遲數據傳輸，這為增值功能以及快速無(wú)線(xiàn)充電的基本功能開(kāi)辟了許多機會(huì )。
E 2 WATT 向后兼容 Qi 等傳統技術(shù)，為用戶(hù)提供便利和低功率充電的遷移路徑。今天，高達 300 W 的無(wú)線(xiàn)充電器已經(jīng)建立在 E 2瓦特的基礎上，但該技術(shù)可以提供 10 kW 的功率。這一點(diǎn)，以及與有線(xiàn)充電相媲美的效率水平，為未來(lái)開(kāi)辟了廣泛的可能性和新的應用。
應用和功率水平
需要充電的設備并不新鮮；許多已經(jīng)存在多年。然而，現有無(wú)線(xiàn)充電的局限性（主要是材料成本高和熱/效率問(wèn)題）阻礙了廣泛采用，因此目前，這些應用繼續依賴(lài)有線(xiàn)充電。
隨著(zhù)其他技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步產(chǎn)生了全新類(lèi)別的設備（通常在機器人領(lǐng)域），E 2 瓦特帶來(lái)的無(wú)線(xiàn)充電進(jìn)步可能意味著(zhù)這些新設備永遠不會(huì )通過(guò)電線(xiàn)充電。
1 瓦至 30 瓦
在功率級別，大多數應用都是使用 Qi 等無(wú)線(xiàn)充電標準的設備。這包括可穿戴設備（健身監視器、智能眼鏡）和所謂的“可聽(tīng)設備”——復雜的助聽(tīng)器和基于藍牙的音頻設備。智能手機和平板電腦等大量移動(dòng)/便攜式設備也屬于這一類(lèi)。
在工業(yè)領(lǐng)域，部署了數十億的物聯(lián)網(wǎng)設備由于其功耗非常低，可以從無(wú)線(xiàn)充電中受益。
在此功率水平下，E 2 WATT的更高效率減少了充電器中的熱量產(chǎn)生，從而實(shí)現了更大的小型化，因為不需要散熱器等熱管理設備。這反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了完全密封的設計，可用于可能存在液體的地方——廚房、雜物間、戶(hù)外區域和工業(yè)設施。
并且可靠性得到增強，因為不需要電線(xiàn)/插頭進(jìn)行充電，因此沒(méi)有觸點(diǎn)磨損。
30 瓦至 500 瓦
隨著(zhù)功率水平的提高，應用發(fā)生變化，在這個(gè)水平上，基于 Qi 的解決方案不再能夠充電。許多類(lèi)型的家用電器以及電動(dòng)交通應用都屬于這一類(lèi)，包括電動(dòng)自行車(chē)、踏板車(chē)和電動(dòng)輕便摩托車(chē)。機器人在家庭環(huán)境中的使用越來(lái)越普遍，因此清潔機器人、游泳池機器人和其他服務(wù)機器人也出現在這個(gè)功率級別，而增長(cháng)快的應用之一是無(wú)人機等無(wú)人駕駛飛行器。
同樣，由于不再需要插頭，許多這些應用程序都受益于增加的便利性和可靠性。由于現在可以以與有線(xiàn)充電相似的效率水平進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電，因此無(wú)線(xiàn)選項沒(méi)有任何缺點(diǎn)，并且低功耗/空載操作得到增強。更重要的是，這些應用程序中的許多應用程序至少部分地在室外或在它們將暴露于液體的環(huán)境中使用。這意味著(zhù)任何用于有線(xiàn)充電的裸露觸點(diǎn)都可能會(huì )迅速退化——尤其是在高濕度、含鹽或腐蝕性環(huán)境中——并阻礙充電。同樣，無(wú)線(xiàn)解決方案消除了這些問(wèn)題，而移除充電線(xiàn)是一項重要的安全功能，尤其是對于電器而言，因為它不會(huì )被切斷或絆倒。
E 2 WATT 再次允許緊湊型解決方案，因為直接交流輸入消除了外部 PSU，并且電源管理已經(jīng)集成。
500 瓦至 1 千瓦
這個(gè)更高功率的領(lǐng)域與 30-W 至 500-W 領(lǐng)域有類(lèi)似的應用——主要是機器人和家用電器——但現在包括更高功率的家用電器和更高功率的機器人，如割草機和用于小包裹的物流/送貨機器人城市環(huán)境。
因此，20-W 至 300-W 領(lǐng)域的優(yōu)勢也適用于此，尤其是與安全和戶(hù)外使用相關(guān)的優(yōu)勢。
1千瓦及以上
在功率的領(lǐng)域，應用主要集中在車(chē)輛周?chē)?。這包括用于倉儲/工廠(chǎng)的自動(dòng)導引車(chē) (AGV)，以及遙控車(chē)和軌道導引車(chē)。這里還包括乘用電動(dòng)車(chē)?？紤]到高功率水平，效率對于熱管理和延長(cháng)充電時(shí)間仍然很重要，但現在，E 2 WATT 可以提供的更高效率也對運營(yíng)費用產(chǎn)生了積極影響。
延長(cháng)充電距離也是一個(gè)顯著(zhù)的好處，因為將 EV 停在充電板上并不方便，其精度與智能手機放在充電板上的精度相同。
雖然將電動(dòng)汽車(chē)從空充電到充滿(mǎn)總是需要時(shí)間，但無(wú)線(xiàn)充電對于遵循規定路線(xiàn)并經(jīng)常停車(chē)的車(chē)輛（例如城市公交車(chē)）具有顯著(zhù)優(yōu)勢。在這里，可以在沿線(xiàn)的公交車(chē)站放置一個(gè)充電板，以便在預定的?？空窘邮湛焖佟俺渲怠背潆?，從而使公交車(chē)可以全天運行，而無(wú)需返回車(chē)站充電。
概括
無(wú)線(xiàn)充電已經(jīng)到來(lái)，但由于傳統方法面臨的挑戰，包括效率低下、架構復雜、體積龐大和 BoM 成本高，它尚未成熟。
無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟認識到無(wú)線(xiàn)充電的潛力超出了 Qi 提供的當前水平，因此正在制定新的標準，例如用于高達 2,200 W 的無(wú)繩廚房電器的 Ki、用于輕型電動(dòng)汽車(chē)的 LEV 標準和用于機器人充電的行業(yè)標準、AGV等工業(yè)自動(dòng)化機械。
E 2 WATT憑借其專(zhuān)有的磁性和拓撲結構，解決了效率和外形尺寸方面的挑戰，使設計人員能夠滿(mǎn)足現有低功率無(wú)線(xiàn)充電應用的需求，并擴展到更高的功率。這種可擴展性可確保在高達 1 kW 及以上的充電設計中實(shí)現效率更高、尺寸更小、成本更低和范圍更廣的優(yōu)勢，其解決方案與傳統有線(xiàn)電源轉換器一樣高效且具有成本效益。
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