耦合谐振电路可以等效于有线连接吗?

出处:维库电子市场网时间:2024-09-03
  无线电源采用感应式近场传输。你可以把它想象成一个变压器。初级和次级绕组靠得很近,几乎没有漏电感,耦合系数几乎等于 1。传统无线电源的工作原理类似。它们需要像电动牙刷一样的恒定紧密耦合。但这不是用户想要的!正常应用的发射器和接收器之间有一定的距离,可能存在位置偏移,也可能存在振动。因此,实际上我们的耦合系数远小于 1,而漏电感远大于零,甚至是动态的。

  实际上,较大的漏感并不是问题,因为它可以通过其品质因数 Q 用谐振网络进行补偿。较低的耦合因子 k 可以用较高的品质因数 Q 进行补偿采用漏电补偿网络的电感耦合无线电力传输链路

图 1:采用漏电补偿网络的电感耦合无线电力传输链路

一种定义是:亚临界耦合、临界耦合和超临界耦合(见图2)。

  不同耦合条件下的理论效率
  图2:不同耦合条件下的理论效率
  临界耦合(绿色曲线)相当于有线连接。Q 值进一步增加会使系统进入过耦合状态(分叉),其中不再有稳定的谐振频率(红色)。必须避免过度耦合,因为它会增加损耗,并且半导体会因过应力而损坏。为了避免过度临界操作,常见系统在临界耦合条件下工作(黄色),这会导致效率非常低,带宽非常小。
  摘要:传统无线供电因动态谐振频率、低效率和高电磁辐射而失败。

  新技术“uniWP”有两大创新。一是大信号VCO,可确保独立、快速和稳定的谐振跟踪。因此,系统不依赖于给定的谐振频率,因为它可以自行确定。新系统uniWP能够调整谐振频率。第二项创新是通过避免过度临界耦合,保证线性运行,限制其物理极限。uniWP检测过度耦合情况并采取措施。系统可以在临界耦合状态下工作(绿色曲线),这意味着理论上效率为100%。

  无线“uniWP”框图-传输链路示例
  图 3:无线“uniWP”框图——传输链路示例

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