无线充电在医疗设备上的应用

 想象一下，你是一家大城市急救室的医疗技师。你在各个病房之间穿梭，使用便携式诊断设备协助医护人员做诊断。工作压力大，病人源源不断，你根本没时间去找插座，把你的设备插上去。你大概愿意把设备放到一个地方，让它自动充电，这样你就能到下一个病人和伤者那里，他们需要动作迅速和高效的医护人员。对你和病人来说幸运的是，无线充电已经是一种现成的技术。

标准

行业标准规范正在引领无线充电的发展。无线Wireless Power Consortium‘s (WPC)标准也被称为Qi(发音“奇”)。这个规范又分为系统的三个核心部分—功率发射机、功率接收机，以及两个设备之间的通信协议。这个标准的主要特性是(见下面的框图)：

来源：无线充电联盟网站

一种从底座到便携式设备的非接触式功率传输方法，这种方法的物理基础是线圈之间的近场电磁感应。

使用一个次级(或接收)线圈，传输大约5W功率。

传输范围内的工作频率为110Hz至 205kHz

在底座表面摆放便携式设备的方式有两种：

1.一种方式是在底座表面的指定位置摆放便携式设备，底座通过该表面的一个或几个固定的位置提供能量。

2.自由定位允许便携式设备随意摆放在充电站表面，从该表面的任何地方提供能量。

非常低的待机功耗是可以达到的，这取决于具体的实现方法。

能够灵活地把系统集成进便携式设备

一个简单的通信协议就能使便携式设备能够完全控制能量传输过程。

能量传输过程分为4个阶段：

1. 选择阶段：功率发射机监视充电接口，探测要充电的设备是否摆放到位。如果没有探测到设备，功率发射机将不停地Ping功率接收机。如果在给定的时间里没有探测到要充电的设备，功率发射机就会进入待机模式。

2. Ping阶段 ：类似于声纳，功率发射机发出一个数字Ping信号，探测可充电设备。如果探测到设备，功率发射机就把功率信号保持在ping信号的电平，然后进入识别和配置阶段。如果没有探测到设备，功率发射机就返回到选择阶段。

3. 识别和配置阶段：功率发射机与功率接收机协商，确定给接口上需要充电的设备提供多大的功率。如果设备从接口上移开，功率发射机就返回到选择阶段。

4. 功率传输阶段：功率发射机向功率接收机提供能量，根据功率接收机的反馈情况调整所需要的电流。在功率传输过程中出现异常情况时，安全功能会适时关闭功率传输，并返回到选择阶段。

这个标准已经得到电子行业的各个领域内超过90家公司的支持。

技术

无线充电使用近场电磁感应原理，将能量从充电底座(pad)传送到便携设备。在不断变化的距离上，充电底座里的发射机线圈(Tx)向嵌入在手机这样的便携式设备里的接收机线圈(Rx)传送能量。充电底座里的发射机/初级线圈在上电时产生一个类似于传统变压器的电磁场，感应电流流过便携式设备上的次级线圈。(充电底座有一个功率转换电路，将电能转换为电磁场。在接收机端，功率拾取单元将电磁场重新转换为电能，对设备的电池充电)。发射机和接收机互相之间进行通信，控制充电过程。

Vishay Dale Electronics的IWAS系列Qi无线充电接收线圈/防护罩是第一批可用于符合WPC规范的器件的商用无线充电线圈。IWAS系列的效率达到 70%或更高，为接收线圈提供高磁导率防护罩，阻断充电磁通，防止其损坏敏感元件或电池。IWAS系列无线充电接收线圈/防护罩的性能不会受到永磁的不利影响。

IWAS线圈的优点

IWAS接收机线圈采用专利的IHLP?技术制造。线圈使用一个磁性导线线圈，装在一个复合材料的芯/防护罩上，使IWAS接收机线圈比竞争技术多了一些明显的优点：

无线充电接收线圈的高磁导率防护罩

防护罩材料特性

1.磁导率： 24

2.电阻率： 在100V下大于 10 MΩ

3.铁芯损耗：4000 mW/cc，在500高斯， 250 kHz下

4.磁饱和：50 %，在400高斯下(可达350 Oe)

高饱和铁粉—不受永磁的影响

坚固耐用的结构

不需要充电接口连接器，而连接器在清洗/消毒的时候会腐蚀或泄漏

一个充电区可放多个设备，不用考虑制造商

尺寸和形状可以定制，以适合任何符合WPC规范的设备

符合RoHS指令2002/95/EC

安装

IWAS-4832FF-50 - 1∈-IWAS-3827EC-50

IWAS型接收线圈是用一种非常薄、用压缩铁粉做成的薄片生产的。工程师专门设计了一种特殊的扁平磁体导线线圈，以降低铜损并增大磁通，然后把线圈安装到薄片上。从线圈上剥出引线，镀锌，以便连到客户的电路上。然后把完整的IWAS接收线圈与便携式医疗电子设备的背面结合为一个整体，连到通信/充电电路上。设备就可以安放在任何符合Qi规范的充电底座上。

测试

无线充电的医疗设备需要独立的实验室对电磁兼容性进行认定，一些可用的标准如下：

FFC parts 15和 18

IC ICES-001

IC 射频标准规范 (RSS)

EU EMC 指令

R&TTE 指令

有很多独立的实验室可以进行这些测试。

结论

无线充电离我们已经近在咫尺。无线充电首先会用在手机等较小的设备上，现在已经扩展到医疗和其他便携式设备上，甚至是电动汽车上。IWAS接收线圈将使您的移动式医疗设备能够高效、可靠地充电。