Transferência de energia sem fios: ultrapassar a barreira de eficiência de 90%

Introdução

O mercado do carregamento sem fios atingirá 1,427 mil milhões até 2027 (Allied Market Research), mas as perdas de eficiência continuam a ser o calcanhar de Aquiles:

• Os sistemas convencionais desperdiçam entre 15 e 251 TP3T sob a forma de calor
• Queda de eficiência do 3-5% por milímetro de desalinhamento
• As restrições térmicas limitam o aumento da potência

O laboratório de eletrónica de potência da Briltech revela como as novas arquiteturas de bobinas e os novos algoritmos de controlo estão a resolver estes desafios.

Secção 1: Avanços no design das bobinas

1.1 Estruturas magnéticas impressas em 3D

Estudo de caso: O nosso design em disposição hexagonal foi concretizado 92,31 % de eficiência TP3T a 65 W (especificação Qi 1.3) com um aumento de temperatura inferior a 5 °C.

1.2 Compensação ativa do alinhamento

• Matrizes de sensores Hall detetar a posição do recetor (precisão de ±0,25 mm)
• Segmentação dinâmica de bobinas mantém uma eficiência superior a 851 TP3T em movimentos de 15 mm nos eixos X e Y

Secção 2: Inovações no setor dos semicondutores

2.1 Desempenho do GaN em comparação com o MOSFET de Si

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Comparação de carregadores sem fios de 65 W:  
Parâmetro Si MOSFET   GaN HEMT   Melhoria  
Perda de comutação  1,2 W 0,45 W 62,51 TP3T  
Tempo de subida 28 ns 9 ns 67,81 TP3T  
Eficiência do sistema     881 TP3T 91,51 TP3T 3,5 pontos  

2.2 Controlo adaptativo de frequência

Lógica do algoritmo:

if (k < 0,7) {  
  freq += 5 kHz; // Aumentar a ressonância  
} else if (temp > 60 °C) {  
  freq -= 10 kHz; // Reduzir as correntes parasitas  
}  

Secção 3: Conformidade regulamentar

3.1 Técnicas de redução de interferências eletromagnéticas

• Sincronização por espectro alargado (Em conformidade com a Parte 15 da FCC)
• Fio Litz blindado reduz as emissões radiadas em 12 dB

3.2 Protocolos de segurança

• Detecção de objetos estranhos Sensibilidade ao (FOD):
  • Metal: limiar de deteção de 0,5 g
  • Tecido vivo: monitorização da temperatura a 0,1 °C