醫療設備的無(wú)線(xiàn)充電

標準

行業(yè)標準規范正在引領(lǐng)無(wú)線(xiàn)充電的發(fā)展。無(wú)線(xiàn)Wireless Power Consortiums (WPC)標準也被稱(chēng)為Qi(發(fā)音“奇”)。這個(gè)規范又分為系統的三個(gè)核心部分-功率發(fā)射機、功率接收機，以及兩個(gè)設備之間的通信協(xié)議。這個(gè)標準的主要特性是(見(jiàn)下面的框圖)：

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

使用一個(gè)次級(或接收)線(xiàn)圈，傳輸大約5W功率。

傳輸范圍內的工作頻率為110Hz至 205kHz

在底座表面擺放便攜式設備的方式有兩種：

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。

非常低的待機功耗是可以達到的，這取決于具體的實(shí)現方法。

能夠靈活地把系統集成進(jìn)便攜式設備

一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就能使便攜式設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)射機監視充電接口，探測要充電的設備是否擺放到位。如果沒(méi)有探測到設備，功率發(fā)射機將不停地Ping功率接收機。如果在給定的時(shí)間里沒(méi)有探測到要充電的設備，功率發(fā)射機就會(huì )進(jìn)入待機模式。

2. Ping階段 :類(lèi)似于聲納，功率發(fā)射機發(fā)出一個(gè)數字Ping信號，探測可充電設備。如果探測到設備，功率發(fā)射機就把功率信號保持在ping信號的電平，然后進(jìn)入識別和配置階段。如果沒(méi)有探測到設備，功率發(fā)射機就返回到選擇階段。

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

4. 功率傳輸階段：功率發(fā)射機向功率接收機提供能量，根據功率接收機的反饋情況調整所需要的電流。在功率傳輸過(guò)程中出現異常情況時(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)標準已經(jīng)得到電子行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域內超過(guò)90家公司的支持。

技術(shù)

無(wú)線(xiàn)充電使用近場(chǎng)電磁感應原理，將能量從充電底座(pad)傳送到便攜設備。在不斷變化的距離上，充電底座里的發(fā)射機線(xiàn)圈(Tx)向嵌入在手機這樣的便攜式設備里的接收機線(xiàn)圈(Rx)傳送能量。充電底座里的發(fā)射機/初級線(xiàn)圈在上電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似于傳統變壓器的電磁場(chǎng)，感應電流流過(guò)便攜式設備上的次級線(xiàn)圈。(充電底座有一個(gè)功率轉換電路，將電能轉換為電磁場(chǎng)。在接收機端，功率拾取單元將電磁場(chǎng)重新轉換為電能，對設備的電池充電)。發(fā)射機和接收機互相之間進(jìn)行通信，控制充電過(guò)程。

Vishay Dale Electronics的IWAS系列Qi無(wú)線(xiàn)充電接收線(xiàn)圈/防護罩是第一批可用于符合WPC規范的器件的商用無(wú)線(xiàn)充電線(xiàn)圈。IWAS系列的效率達到70%或更高，為接收線(xiàn)圈提供高磁導率防護罩，阻斷充電磁通，防止其損壞敏感元件或電池。IWAS系列無(wú)線(xiàn)充電接收線(xiàn)圈/防護罩的性能不會(huì )受到永磁的不利影響。IWAS線(xiàn)圈的優(yōu)點(diǎn)

IWAS接收機線(xiàn)圈采用專(zhuān)利的IHLP.技術(shù)制造。線(xiàn)圈使用一個(gè)磁性導線(xiàn)線(xiàn)圈，裝在一個(gè)復合材料的芯/防護罩上，使IWAS接收機線(xiàn)圈比競爭技術(shù)多了一些明顯的優(yōu)點(diǎn)：

無(wú)線(xiàn)充電接收線(xiàn)圈的高磁導率防護罩

防護罩材料特性

1.磁導率： 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350 Oe)

高飽和鐵粉-不受永磁的影響

堅固耐用的結構

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)充電區可放多個(gè)設備，不用考慮制造商

尺寸和形狀可以定制，以適合任何符合WPC規范的設備

符合RoHS指令2002/95/EC

安裝

IWAS-4832FF-50 - 1∈-IWAS-3827EC-50

IWAS型接收線(xiàn)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(zhuān)門(mén)設計了一種特殊的扁平磁體導線(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)圈與便攜式醫療電子設備的背面結合為一個(gè)整體，連到通信/充電電路上。設備就可以安放在任何符合Qi規范的充電底座上。

測試

無(wú)線(xiàn)充電的醫療設備需要獨立的實(shí)驗室對電磁兼容性進(jìn)行認定，一些可用的標準如下：

FFC parts 15和 18

IC ICES-001

IC 射頻標準規范 (RSS)

EU EMC 指令

R&TTE 指令

有很多獨立的實(shí)驗室可以進(jìn)行這些測試。

結論

無(wú)線(xiàn)充電離我們已經(jīng)近在咫尺。無(wú)線(xiàn)充電首先會(huì )用在手機等較小的設備上，現在已經(jīng)擴展到醫療和其他便攜式設備上，甚至是電動(dòng)汽車(chē)上。IWAS接收線(xiàn)圈將使您的移動(dòng)式醫療設備能夠高效、可靠地充電。