醫(yī)療設(shè)備的無(wú)線充電

想象一下，你是一家大城市急救室的醫(yī)療技師。你在各個(gè)病房之間穿梭，使用便攜式診斷設(shè)備協(xié)助醫(yī)護(hù)人員做診斷。工作壓力大，病人源源不斷，你根本沒(méi)時(shí)間去找插座，把你的設(shè)備插上去。你大概愿意把設(shè)備放到一個(gè)地方，讓它自動(dòng)充電，這樣你就能到下一個(gè)病人和傷者那里，他們需要?jiǎng)幼餮杆俸透咝У尼t(yī)護(hù)人員。對(duì)你和病人來(lái)說(shuō)幸運(yùn)的是，無(wú)線充電已經(jīng)是一種現(xiàn)成的技術(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范正在引領(lǐng)無(wú)線充電的發(fā)展。無(wú)線Wireless Power Consortium's (WPC)標(biāo)準(zhǔn)也被稱為Qi(發(fā)音“奇”)。這個(gè)規(guī)范又分為系統(tǒng)的三個(gè)核心部分-功率發(fā)射機(jī)、功率接收機(jī)，以及兩個(gè)設(shè)備之間的通信協(xié)議。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主要特性是(見(jiàn)下面的框圖)：

一種從底座到便攜式設(shè)備的非接觸式功率傳輸方法，這種方法的物理基礎(chǔ)是線圈之間的近場(chǎng)電磁感應(yīng)。

使用一個(gè)次級(jí)(或接收)線圈，傳輸大約5W功率。

傳輸范圍內(nèi)的工作頻率為110Hz至 205kHz

在底座表面擺放便攜式設(shè)備的方式有兩種：

1.一種方式是在底座表面的指定位置擺放便攜式設(shè)備，底座通過(guò)該表面的一個(gè)或幾個(gè)固定的位置提供能量。

2.自由定位允許便攜式設(shè)備隨意擺放在充電站表面，從該表面的任何地方提供能量。

非常低的待機(jī)功耗是可以達(dá)到的，這取決于具體的實(shí)現(xiàn)方法。

能夠靈活地把系統(tǒng)集成進(jìn)便攜式設(shè)備

一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就能使便攜式設(shè)備能夠完全控制能量傳輸過(guò)程。

能量傳輸過(guò)程分為4個(gè)階段：

1. 選擇階段：功率發(fā)射機(jī)監(jiān)視充電接口，探測(cè)要充電的設(shè)備是否擺放到位。如果沒(méi)有探測(cè)到設(shè)備，功率發(fā)射機(jī)將不停地Ping功率接收機(jī)。如果在給定的時(shí)間里沒(méi)有探測(cè)到要充電的設(shè)備，功率發(fā)射機(jī)就會(huì)進(jìn)入待機(jī)模式。

2. Ping階段 :類似于聲納，功率發(fā)射機(jī)發(fā)出一個(gè)數(shù)字Ping信號(hào)，探測(cè)可充電設(shè)備。如果探測(cè)到設(shè)備，功率發(fā)射機(jī)就把功率信號(hào)保持在ping信號(hào)的電平，然后進(jìn)入識(shí)別和配置階段。如果沒(méi)有探測(cè)到設(shè)備，功率發(fā)射機(jī)就返回到選擇階段。

3. 識(shí)別和配置階段：功率發(fā)射機(jī)與功率接收機(jī)協(xié)商，確定給接口上需要充電的設(shè)備提供多大的功率。如果設(shè)備從接口上移開(kāi)，功率發(fā)射機(jī)就返回到選擇階段。

4. 功率傳輸階段：功率發(fā)射機(jī)向功率接收機(jī)提供能量，根據(jù)功率接收機(jī)的反饋情況調(diào)整所需要的電流。在功率傳輸過(guò)程中出現(xiàn)異常情況時(shí)，安全功能會(huì)適時(shí)關(guān)閉功率傳輸，并返回到選擇階段。

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)得到電子行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)超過(guò)90家公司的支持。

技術(shù)

無(wú)線充電使用近場(chǎng)電磁感應(yīng)原理，將能量從充電底座(pad)傳送到便攜設(shè)備。在不斷變化的距離上，充電底座里的發(fā)射機(jī)線圈(Tx)向嵌入在手機(jī)這樣的便攜式設(shè)備里的接收機(jī)線圈(Rx)傳送能量。充電底座里的發(fā)射機(jī)/初級(jí)線圈在上電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)類似于傳統(tǒng)變壓器的電磁場(chǎng)，感應(yīng)電流流過(guò)便攜式設(shè)備上的次級(jí)線圈。(充電底座有一個(gè)功率轉(zhuǎn)換電路，將電能轉(zhuǎn)換為電磁場(chǎng)。在接收機(jī)端，功率拾取單元將電磁場(chǎng)重新轉(zhuǎn)換為電能，對(duì)設(shè)備的電池充電)。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)互相之間進(jìn)行通信，控制充電過(guò)程。

Vishay Dale Electronics的IWAS系列Qi無(wú)線充電接收線圈/防護(hù)罩是第一批可用于符合WPC規(guī)范的器件的商用無(wú)線充電線圈。IWAS系列的效率達(dá)到70%或更高，為接收線圈提供高磁導(dǎo)率防護(hù)罩，阻斷充電磁通，防止其損壞敏感元件或電池。IWAS系列無(wú)線充電接收線圈/防護(hù)罩的性能不會(huì)受到永磁的不利影響。[!--empirenews.page--]

IWAS線圈的優(yōu)點(diǎn)

IWAS接收機(jī)線圈采用專利的IHLP.技術(shù)制造。線圈使用一個(gè)磁性導(dǎo)線線圈，裝在一個(gè)復(fù)合材料的芯/防護(hù)罩上，使IWAS接收機(jī)線圈比競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)多了一些明顯的優(yōu)點(diǎn)：

無(wú)線充電接收線圈的高磁導(dǎo)率防護(hù)罩

防護(hù)罩材料特性

1.磁導(dǎo)率： 24

2.電阻率： 在100V下大于 10 MΩ

3.鐵芯損耗：4000 mW/cc,在500高斯， 250 kHz下

4.磁飽和：50 %,在400高斯下(可達(dá)350 Oe)

高飽和鐵粉-不受永磁的影響

堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)

不需要充電接口連接器，而連接器在清洗/消毒的時(shí)候會(huì)腐蝕或泄漏

一個(gè)充電區(qū)可放多個(gè)設(shè)備，不用考慮制造商

尺寸和形狀可以定制，以適合任何符合WPC規(guī)范的設(shè)備

符合RoHS指令2002/95/EC

安裝

IWAS-4832FF-50 - 1∈-IWAS-3827EC-50

IWAS型接收線圈是用一種非常薄、用壓縮鐵粉做成的薄片生產(chǎn)的。工程師專門設(shè)計(jì)了一種特殊的扁平磁體導(dǎo)線線圈，以降低銅損并增大磁通，然后把線圈安裝到薄片上。從線圈上剝出引線，鍍鋅，以便連到客戶的電路上。然后把完整的IWAS接收線圈與便攜式醫(yī)療電子設(shè)備的背面結(jié)合為一個(gè)整體，連到通信/充電電路上。設(shè)備就可以安放在任何符合Qi規(guī)范的充電底座上。

測(cè)試

無(wú)線充電的醫(yī)療設(shè)備需要獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室對(duì)電磁兼容性進(jìn)行認(rèn)定，一些可用的標(biāo)準(zhǔn)如下：

FFC parts 15和 18

IC ICES-001

IC 射頻標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 (RSS)

EU EMC 指令

R&TTE 指令

有很多獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室可以進(jìn)行這些測(cè)試。

結(jié)論

無(wú)線充電離我們已經(jīng)近在咫尺。無(wú)線充電首先會(huì)用在手機(jī)等較小的設(shè)備上，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到醫(yī)療和其他便攜式設(shè)備上，甚至是電動(dòng)汽車上。IWAS接收線圈將使您的移動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備能夠高效、可靠地充電。