無線充電在手機(jī)已經(jīng)有普及的趨勢,三星和蘋果已經(jīng)形成標(biāo)配了,在穿戴領(lǐng)域也有很多產(chǎn)品,未來在家里、辦公室、公共場所、出行工具、交通都會有無線充電的普及,未來還會有電動汽車的普及。
一、無線能量傳輸(WPT):智能手機(jī)、智能穿戴(小功率)
無線充電的結(jié)構(gòu)類似于變壓器,由發(fā)射端和接收端構(gòu)成,發(fā)射端和接收端都是由線圈和磁性材料構(gòu)成,磁性材料有不同的選擇,有鐵氧體、非晶、納米晶等。
二、軟磁屏蔽材料在無線充電中的作用
隔磁屏蔽:為磁通量提供一條低阻抗通路,降低向外散發(fā)的磁力線,減少對周圍金屬物體的影響,防止產(chǎn)生渦流和信號干擾。
導(dǎo)磁降阻:提高耦合系數(shù),提升磁電轉(zhuǎn)換效率,使用更少的匝數(shù)來實現(xiàn)更高電感的線圈,降低線圈電阻,減少發(fā)熱帶來的效率降低(匝數(shù)越多,電阻越高)。
三、常用軟磁屏蔽材料類型:
四、納米晶導(dǎo)磁片充電效率比較:
模擬真實場景,在同等條件下進(jìn)行對比測試,采用不同厚度的納米晶導(dǎo)磁片和不同磁導(dǎo)率、不同厚度的鐵氧體做了充電效率比較。隨著厚度的增加,充電效率在不斷提升,但納米晶不是越厚越好,到0.1mm時基本飽和,因此,在設(shè)計無線充電模塊時,納米晶導(dǎo)磁片不需要做的太厚,會增加材料成本。鐵氧體的規(guī)律與納米晶類似,磁導(dǎo)率越高,充電效率越高,厚度越厚,充電效率也越高,但在同等充電效率下,納米晶磁片的厚度僅為鐵氧體的一半。
五、智能手機(jī)無線充電發(fā)展歷程
2012年諾基亞推出無線充電手機(jī)Lumia 920,所用的磁性材料是硬質(zhì)鐵氧體。2013年一款銷往海外的手機(jī)HiKe 868設(shè)計了無線充電和NFC的集成,配備的磁性材料是WPC-鐵氧體(剛性) 、NFC-鐵氧體(柔性)。2015年手機(jī)無線充電發(fā)生了里程碑式的變化,三星推出首款無線充電旗艦手機(jī)Galaxy S6,不僅兼容兩種無線充電的標(biāo)準(zhǔn),WPC和PMA,還配置了兩種支付標(biāo)準(zhǔn)NFC和MST,匹配用的軟磁屏蔽材料除了鐵氧體外,首次使用了非晶導(dǎo)磁片,使得手機(jī)不僅做的輕薄精美,還大幅提升了無線充電效率。到2016年三星又做了改進(jìn),把磁性材料全部換成了更加先進(jìn)的納米晶導(dǎo)磁片,引領(lǐng)無線充電技術(shù)的變革,始終處于領(lǐng)先地位。從這幾年的發(fā)展歷程看,在功能上從單純的無線充電加上了NFC和MST近場通訊的功能。磁性材料則從鐵氧體逐漸過渡到納米晶。
六、應(yīng)用案例
納米晶在無線充電的應(yīng)用是從S7開始,一種材料實現(xiàn)所有功能,取代了非晶和鐵氧體的組合。一般認(rèn)為,用于NFC的軟磁材料,鐵氧體是最佳的,而認(rèn)為納米晶不適合,因為在高頻,納米晶的損耗遠(yuǎn)大于鐵氧體,但是三星恰恰做了突破,S7的成功應(yīng)用證明了納米晶是可以用于NFC的,隨后的S8/N8/A7/J5/J7等眾多型號產(chǎn)品,將納米晶的應(yīng)用從WPC擴(kuò)展到NFC和MST。
我們在發(fā)射端也做了一些嘗試,用納米晶導(dǎo)磁片做了幾款無線充電器產(chǎn)品,有多工位、多功能等特色產(chǎn)品,性能沒有任何問題,現(xiàn)在唯一的問題就是導(dǎo)磁片的成本比鐵氧體高。
七、手機(jī)無線充電發(fā)展趨勢:
功能:WPC→WPC+NFC→WPC/Airfule+NFC
無線充電——無線充電+——隨意充
功率:5W→7.5W→10W→15W
慢充——普充——快充——閃充
八、導(dǎo)磁片發(fā)展趨勢:
接收端:吸波材料→鐵氧體→非晶+鐵氧體→納米晶
納米晶導(dǎo)磁片:
薄——超薄: 0.14→0.12→0.11 →0.10
高磁導(dǎo)、低損耗——高Q
九、應(yīng)用與普及:
小功率:手機(jī)、智能穿戴等 ?
中功率:電腦、廚房家電等 ?
大功率:電動汽車、道路等基礎(chǔ)設(shè)施
未來,將是無線的世界,改變生活,改變世界。
目前無線充電市場出貨量呈幾何級爆發(fā)增長,而不久的將來,眾多旗艦手機(jī)將無線充電作為標(biāo)配功能,接收端的市場也會井噴。
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原文標(biāo)題:納米晶軟磁合金在無線充電中的應(yīng)用
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