Eggtronic 獲得專利的交流無線電源混合技術(shù)旨在提高家用和汽車 應(yīng)用無線充電應(yīng)用的功率和效率。

Eggtronic 的首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人 Igor Spinella 表示，被稱為 E ² WATT 的專有技術(shù)由 GaN 半橋和 dsPIC33 微控制器支持。這種安排融合了傳統(tǒng)的電源適配器和 Qi 無線發(fā)射器，提高了效率以克服 Qi 無線功率傳輸標(biāo)準(zhǔn)帶來的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng) Qi 無線功率受限于距離（通常為 5 毫米）和最大功率（高達(dá) 30 W）。過熱是另一個問題：快速充電后，熱保護(hù)被激活，從而停止充電。“我們的解決方案以正確的方式引導(dǎo)磁場，避免了過熱問題，不僅符合 Qi 標(biāo)準(zhǔn)，而且還提供與未經(jīng) Qi 認(rèn)證的新 Apple 12 的兼容性，從而為汽車和用于消費(fèi)者應(yīng)用，”斯皮內(nèi)拉說。

       隨著電動汽車進(jìn)入快車道，技術(shù)發(fā)展正在轉(zhuǎn)向關(guān)鍵領(lǐng)域，從增強(qiáng)電源管理到更快的充電方案。所有這些都將有助于重塑電網(wǎng)。我們在即將到來的電動汽車特別項目中深入了解。

他補(bǔ)充說，采用 AC 輸入的新混合技術(shù)不需要 AC/DC 適配器，在功率高達(dá) 300 W 和 40 毫米距離的情況下可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 95% 的效率，同時借助 GaN 技術(shù)減小了整體尺寸?！肮β士梢詳U(kuò)大，再現(xiàn)電動汽車充電等大規(guī)模應(yīng)用的適用性。95% 是在 10 毫米的距離處實(shí)現(xiàn)的，這是我們使用 Qi 標(biāo)準(zhǔn)所能達(dá)到的兩倍，[并且] 在 5 毫米處的效率通常不超過 70%，代表了感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的真正突破， ”斯皮內(nèi)拉聲稱。

用于無線電力傳輸的 Qi 系統(tǒng)  由兩個基本模塊組成，基站和移動設(shè)備， 如圖 1所示?；景ㄒ粋€或多個能夠提供無線電力傳輸?shù)碾娏Πl(fā)射器。它原則上由一個功率轉(zhuǎn)換單元和一個控制和通信單元組成。各種子系統(tǒng)具有負(fù)責(zé)驅(qū)動初級線圈的模擬功能和控制電力傳輸過程的數(shù)字功能，同時與系統(tǒng)的其他部分進(jìn)行通信。

該移動設(shè)備包括單個功率接收器，該功率接收器由功率收集單元以及控制和通信單元組成。與變送器處于同一級別的是用于過程優(yōu)化的模擬和數(shù)字子系統(tǒng)。從基站到移動設(shè)備的實(shí)際電力傳輸是通過兩個初級線圈和次級線圈之間的電感耦合實(shí)現(xiàn)的：一旦靠近放置，這些線圈就會在空氣中形成一個諧振變壓器，諧振頻率約為 100 kHz。電源傳輸由系統(tǒng)邏輯不斷監(jiān)控和控制，以根據(jù)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)對不同的電源要求進(jìn)行控制。（例如，完成一次電池充電過程。）

該技術(shù)目前可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 30 W 的無線電力傳輸，工作頻率為 100-200 KHz，距離可達(dá) 5 mm。

Eggtronic 擁有約 200 項專利，成立于 2012 年，專注于能量轉(zhuǎn)換和無線電力。它最近通過電感和電容方法專注于各種消費(fèi)者設(shè)計。該公司已經(jīng)籌集了超過2000萬美元。

“基于 Qi 標(biāo)準(zhǔn)，我們已經(jīng)為許多汽車公司提供服務(wù)，”Spinella 說。“我們決定提高解決方案的集成度，以便推出能夠提高性能和功能的專有標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們開發(fā)了自己的 ASIC，完全由我們設(shè)計并由臺積電制造?！?

E ² WATT 是其最新的無線技術(shù)（ 見圖 2）。它直接由交流電源供電，無需外部電源?；旌蠠o線交流電源方法既可用作電源，又可用作無線充電器。“我們的目標(biāo)是獲得比同等有線電源裝置更好的產(chǎn)品。從排放和安全的角度來看，它被認(rèn)證為電源，當(dāng)然，它是一種無線電力傳輸技術(shù)，”斯皮內(nèi)拉說。

E ² WATT 使用 Navitas Semiconductor的 GaN 技術(shù)，突出了硅無法提供足夠的開關(guān)頻率，例如，開關(guān)頻率限制在 100 KHz 左右。驅(qū)動越困難，產(chǎn)生的熱量就越多，復(fù)雜性和成本也越高。同時，低頻磁在以相應(yīng)速度運(yùn)行時太慢?！坝查_關(guān)”拓?fù)涫且环N選擇，但它們會引入開關(guān)損耗；當(dāng)頻率增加時，效率會因寄生電感增加而下降。

此外，舊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的控制 IC 也跟不上。因此，第一步是嘗試使用 GaN 技術(shù)解決開關(guān)問題。Navitas 的 GaNFast 方法包括一個 GaN 開關(guān)（一種場效應(yīng)晶體管），以及與 GaN 功率器件集成在同一芯片上的單片集成模擬驅(qū)動電路和數(shù)字邏輯電路。GaNFast 電源 IC 的額定頻率為 2 MHz。高速運(yùn)行可減小快速充電系統(tǒng)的尺寸和功率轉(zhuǎn)換成本。

除了 GaN 技術(shù)，Microchip Technology 的 dsPIC33 微控制器具有 u 核 DSP、高速 ADC 和高分辨率脈寬調(diào)制，使 E ² WATT 的數(shù)字架構(gòu)能夠在優(yōu)化充電距離的同時提供傳輸反饋控制。Spinella 表示，得益于其專有的接收器技術(shù)，該平臺可以顯著降低接收器溫度。

E ² WATT 發(fā)射器（圖 3）使用邏輯將來自電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為另一個交流頻率以激活線圈。底座由Navitas 的半橋電路組成，用于激發(fā)LC 槽，符合Qi 標(biāo)準(zhǔn)。該架構(gòu)允許直接高輸入電壓，無需串聯(lián) AC/DC 轉(zhuǎn)換器，并且無需使用諧振 LC 諧振回路即可實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān) (ZVS)，確保在大多數(shù)負(fù)載條件下都能實(shí)現(xiàn) ZVS。Spinella 說，它還允許從輕負(fù)載到滿負(fù)載的連續(xù)控制，而無需使用突發(fā)模式。

E2WATT 技術(shù)框圖

ZVS 還降低了關(guān)斷和開通時的電容性開關(guān)損耗，從而消除了電容性開通損耗。這使其適用于高頻操作。

接收器既可用作整流器，也可用作無耗散穩(wěn)壓器。這是通過控制傳遞到負(fù)載的有功功率與反射到初級側(cè)的無功功率之間的比率來實(shí)現(xiàn)的。“無線系統(tǒng) [發(fā)射器和接收器] 中的無功功率使用第二控制回路最小化，以確保系統(tǒng)中的無功能量最小，Spinella 補(bǔ)充道。

不可否認(rèn)，無線充電比有線充電更快、更容易、更方便。它不僅效率更高，而且提供更好的熱性能。后者通常被開發(fā)人員視為次要設(shè)計考慮因素，以便更快地將其產(chǎn)品推向市場。

電動汽車是大型能源儲存器，以更少的充電頻率提供更多電力的能力是支持電動汽車采用的短期目標(biāo)。更大的電池尺寸，更高的電流流動率和發(fā)熱也是考慮因素。因此，將技術(shù)集成到電動汽車中并安裝市政和私人充電站最終可以減少連接車輛進(jìn)行充電的需求。