醫(yī)療設備的無線充電

標準

行業(yè)標準規(guī)范正在引領無線充電的發(fā)展。無線Wireless Power Consortiums (WPC)標準也被稱為Qi(發(fā)音“奇”)。這個規(guī)范又分為系統(tǒng)的三個核心部分-功率發(fā)射機、功率接收機，以及兩個設備之間的通信協(xié)議。這個標準的主要特性是(見下面的框圖)：

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圈之間的近場電磁感應。

使用一個次級(或接收)線圈，傳輸大約5W功率。

傳輸范圍內(nèi)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，底座通過該表面的一個或幾個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，這取決于具體的實現(xiàn)方法。

能夠靈活地把系統(tǒng)集成進便攜式設備

一個簡單的通信協(xié)議就能使便攜式設備能夠完全控制能量傳輸過程。

能量傳輸過程分為4個階段：

1. 選擇階段：功率發(fā)射機監(jiān)視充電接口，探測要充電的設備是否擺放到位。如果沒有探測到設備，功率發(fā)射機將不停地Ping功率接收機。如果在給定的時間里沒有探測到要充電的設備，功率發(fā)射機就會進入待機模式。

2. Ping階段 :類似于聲納，功率發(fā)射機發(fā)出一個數(shù)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，然后進入識別和配置階段。如果沒有探測到設備，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，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(jù)功率接收機的反饋情況調(diào)整所需要的電流。在功率傳輸過程中出現(xiàn)異常情況時，安全功能會適時關閉功率傳輸，并返回到選擇階段。

這個標準已經(jīng)得到電子行業(yè)的各個領域內(nèi)超過90家公司的支持。

技術

無線充電使用近場電磁感應原理，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)射機線圈(Tx)向嵌入在手機這樣的便攜式設備里的接收機線圈(Rx)傳送能量。充電底座里的發(fā)射機/初級線圈在上電時產(chǎn)生一個類似于傳統(tǒng)變壓器的電磁場，感應電流流過便攜式設備上的次級線圈。(充電底座有一個功率轉(zhuǎn)換電路，將電能轉(zhuǎn)換為電磁場。在接收機端，功率拾取單元將電磁場重新轉(zhuǎn)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行通信，控制充電過程。

Vishay Dale Electronics的IWAS系列Qi無線充電接收線圈/防護罩是第一批可用于符合WPC規(guī)范的器件的商用無線充電線圈。IWAS系列的效率達到70%或更高，為接收線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系列無線充電接收線圈/防護罩的性能不會受到永磁的不利影響。IWAS線圈的優(yōu)點

IWAS接收機線圈采用專利的IHLP.技術制造。線圈使用一個磁性導線線圈，裝在一個復合材料的芯/防護罩上，使IWAS接收機線圈比競爭技術多了一些明顯的優(yōu)點：

無線充電接收線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/消毒的時候會腐蝕或泄漏

一個充電區(qū)可放多個設備，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(guī)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。工程師專門設計了一種特殊的扁平磁體導線線圈，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)療電子設備的背面結合為一個整體，連到通信/充電電路上。設備就可以安放在任何符合Qi規(guī)范的充電底座上。

測試

無線充電的醫(yī)療設備需要獨立的實驗室對電磁兼容性進行認定，一些可用的標準如下：

FFC parts 15和 18

IC ICES-001

IC 射頻標準規(guī)范 (RSS)

EU EMC 指令

R&TTE 指令

有很多獨立的實驗室可以進行這些測試。

結論

無線充電離我們已經(jīng)近在咫尺。無線充電首先會用在手機等較小的設備上，現(xiàn)在已經(jīng)擴展到醫(yī)療和其他便攜式設備上，甚至是電動汽車上。IWAS接收線圈將使您的移動式醫(yī)療設備能夠高效、可靠地充電。