软磁屏蔽材料在无线充电中的作用

无线充电在手机已经有普及的趋势,三星和苹果已经形成标配了,在穿戴领域也有很多产品,未来在家里、办公室、公共场所、出行工具、交通都会有无线充电的普及,未来还会有电动汽车的普及。


一、无线能量传输(WPT):智能手机、智能穿戴(小功率)


无线充电的结构类似于变压器,由发射端和接收端构成,发射端和接收端都是由线圈和磁性材料构成,磁性材料有不同的选择,有铁氧体、非晶、纳米晶等。
 
二、软磁屏蔽材料在无线充电中的作用


隔磁屏蔽:为磁通量提供一条低阻抗通路,降低向外散发的磁力线,减少对周围金属物体的影响,防止产生涡流和信号干扰。


导磁降阻:提高耦合系数,提升磁电转换效率,使用更少的匝数来实现更高电感的线圈,降低线圈电阻,减少发热带来的效率降低(匝数越多,电阻越高)。
 
三、纳米晶导磁片充电效率比较:


模拟真实场景,在同等条件下进行对比测试,采用不同厚度的纳米晶导磁片和不同磁导率、不同厚度的铁氧体做了充电效率比较。随着厚度的增加,充电效率在不断提升,但纳米晶不是越厚越好,到0.1mm时基本饱和,因此,在设计无线充电模块时,纳米晶导磁片不需要做的太厚,会增加材料成本。铁氧体的规律与纳米晶类似,磁导率越高,充电效率越高,厚度越厚,充电效率也越高,但在同等充电效率下,纳米晶磁片的厚度仅为铁氧体的一半。
 
四、智能手机无线充电发展历程


2012年诺基亚推出无线充电手机Lumia 920,所用的磁性材料是硬质铁氧体。2013年一款销往海外的手机HiKe 868设计了无线充电和NFC的集成,配备的磁性材料是WPC-铁氧体(刚性) 、NFC-铁氧体(柔性)。2015年手机无线充电发生了里程碑式的变化,三星推出首款无线充电旗舰手机Galaxy S6,不仅兼容两种无线充电的标准,WPC和PMA,还配置了两种支付标准NFC和MST,匹配用的软磁屏蔽材料除了铁氧体外,首次使用了非晶导磁片,使得手机不仅做的轻薄精美,还大幅提升了无线充电效率。到2016年三星又做了改进,把磁性材料全部换成了更加先进的纳米晶导磁片,引领无线充电技术的变革,始终处于领先地位。从这几年的发展历程看,在功能上从单纯的无线充电加上了NFC和MST近场通讯的功能。磁性材料则从铁氧体逐渐过渡到纳米晶。
 

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发布日期:2019年03月04日  所属分类:参考设计