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便攜醫(yī)療也能無(wú)線(xiàn)充電?IWAS接收線(xiàn)圈來(lái)幫忙

發(fā)布時(shí)間:2012-12-19 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】無(wú)線(xiàn)充電離我們已經(jīng)近在咫尺。它首先是用在手機(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(chē)上。IWAS接收線(xiàn)圈將使您的移動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備能夠高效、可靠地充電。


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)病人或傷者那里,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(xiàn)充電已經(jīng)是一種現(xiàn)成的技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)充電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范正在引領(lǐng)無(wú)線(xiàn)充電的發(fā)展。無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟(WPC)的標(biāo)準(zhǔn)也被稱(chēng)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)射器、功率接收器以及這兩個(gè)器件之間的通信協(xié)議。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)是(見(jiàn)圖1):

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圖1:無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)方塊圖。

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(xiàn)圈之間的近場(chǎng)電磁感應(yīng)。使用一個(gè)次級(jí)(或接收)線(xiàn)圈傳輸大約5W功率。工作頻率范圍為110Hz至 205kHz。

在底座表面擺放便攜式設(shè)備的方式有兩種: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;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。

可以達(dá)到非常低的待機(jī)功耗,這取決于具體的實(shí)現(xiàn)方法。能夠靈活地把系統(tǒng)集成到便攜式設(shè)備。一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就能夠使便攜式設(shè)備完全控制能量傳輸過(guò)程。
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能量傳輸過(guò)程分為4個(gè)階段:

選擇階段:功率發(fā)射器監(jiān)視充電接口,探測(cè)待充電的設(shè)備是否擺放到位。如果沒(méi)有探測(cè)到設(shè)備,功率發(fā)射器將不停地查驗(yàn)(ping)功率接收器。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)射器就會(huì)進(jìn)入待機(jī)模式。

ping階段:類(lèi)似于聲納,功率發(fā)射器發(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)射器就把功率信號(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)射器就返回到選擇階段。

識(shí)別和配置階段:功率發(fā)射器與功率接收器協(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)射器就返回到選擇階段。

功率傳輸階段:功率發(fā)射器向功率接收器提供能量,根據(jù)功率接收器的反饋情況調(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)各領(lǐng)域內(nèi)超過(guò)90家公司的支持。

無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)

無(wú)線(xiàn)充電使用近場(chǎng)電磁感應(yīng)原理,將能量從充電底座(襯墊)傳送到便攜設(shè)備。在不斷變化的距離上,充電襯墊中的發(fā)射器線(xiàn)圈(Tx)向嵌入在手機(jī)等便攜式設(shè)備中的接收器線(xiàn)圈(Rx)傳送能量。充電襯墊里的發(fā)射器/初級(jí)線(xiàn)圈在上電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)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(xiàn)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)。在接收器端,功率接收單元將電磁場(chǎng)重新轉(zhuǎn)換為電能,對(duì)設(shè)備的電池充電)。發(fā)射器和接收器相互通信,控制充電過(guò)程。

Vishay Dale Electronics公司的IWAS系列Qi無(wú)線(xiàn)充電接收線(xiàn)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(xiàn)充電線(xiàn)圈。IWAS系列的效率達(dá)到70%或更高,為接收線(xiàn)圈提供高磁導(dǎo)率防護(hù)罩,阻斷充電磁通,防止它損壞敏感器件或電池。IWAS系列無(wú)線(xiàn)充電接收線(xiàn)圈/防護(hù)罩的性能不會(huì)受到永磁體的不利影響。

無(wú)線(xiàn)充電IWAS線(xiàn)圈的優(yōu)點(diǎn)

IWAS接收器線(xiàn)圈采用專(zhuān)利的IHLP技術(shù)制造。線(xiàn)圈采用一個(gè)安裝在復(fù)合材料芯/防護(hù)罩上的磁性導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)圈。這使IWAS接收器線(xiàn)圈比競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)多了一些明顯的優(yōu)點(diǎn):

無(wú)線(xiàn)充電接收線(xiàn)圈的高磁導(dǎo)率防護(hù)罩;
防護(hù)罩材料特性:磁導(dǎo)率至24;電阻率在100V下大于10MΩ;鐵芯損耗在500高斯、250kHz下為4000mW/cc;在400高斯下磁飽和為50%;
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。
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IWAS線(xiàn)圈的安裝

IWAS型接收線(xiàn)圈使用一種非常薄的、用壓縮鐵粉做成的薄片制造(圖2)。工程師專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種特殊的扁平磁體導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)圈,以降低銅損并增大磁通,然后把線(xiàn)圈安裝到薄片上。從線(xiàn)圈上剝出引線(xiàn),鍍鋅,以便連到客戶(hù)的電路上。然后把完整的IWAS接收線(xiàn)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,連接到通信/充電電路上。這樣,設(shè)備就可以安放在任何符合Qi規(guī)范的充電底座上。

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圖2:IWAS型接收線(xiàn)圈。圖示為IWAS-4832FF-50、1歐元和IWAS-3827EC-50。

IWAS線(xiàn)圈的測(cè)試

無(wú)線(xiàn)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指令和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。

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