便攜醫(yī)療設(shè)備的IWAS無(wú)線充電設(shè)計(jì)

無(wú)線充電離我們已經(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。

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)線充電已經(jīng)是一種現(xiàn)成的技術(shù)。

無(wú)線充電的標(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)線充電聯(lián)盟(WPC)的標(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 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(見圖1)：

圖1：無(wú)線充電系統(tǒng)方塊圖(來(lái)源：無(wú)線充電聯(lián)盟網(wǎng)站)

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。

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。

IWAS線圈的優(yōu)點(diǎn)

IWAS接收器線圈采用專利的IHLP技術(shù)制造。線圈采用一個(gè)安裝在復(fù)合材料芯/防護(hù)罩上的磁性導(dǎo)線線圈。這使IWAS接收器線圈比競(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：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。

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，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)線充電技術(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(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)射器線圈(Tx)向嵌入在手機(jī)等便 攜式設(shè)備中的接收器線圈(Rx)傳送能量。充電襯墊里的發(fā)射器/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，防止它損壞敏感器件或電池。IWAS系列無(wú)線充電接收線圈/防護(hù)罩的性能不會(huì)受到永磁體的 不利影響。

無(wú)線充電設(shè)計(jì)安裝

IWAS型接收線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。

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

無(wú)線充電設(shè)計(jì)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指令和RTTE指令。有很多獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室可以進(jìn)行這些測(cè)試。

無(wú)線充電離我們已經(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。