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由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）獨(dú)立出來的WiTricity現(xiàn)任總裁EricGiler，曾在2009年曾于TED發(fā)表題為“無線電力技術(shù)示范”的精彩演說，展示了如何利用無線電源傳輸技術(shù)啟動(dòng)一部小型電視機(jī)──而那是2009年，該技術(shù)從那之后持續(xù)演進(jìn)，以下讓我們來看看這個(gè)令人驚嘆的技術(shù)領(lǐng)域，能為設(shè)計(jì)工程師帶來什么樣的新機(jī)會(huì)。

最近，我與宜普電源轉(zhuǎn)換公司（EPC）應(yīng)用工程副總裁Michael de Rooij討論關(guān)于無線電源在2017年的挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)；我選擇與de Rooij討論這個(gè)議題，除了因?yàn)镋PC是氮化鎵（GaN）功率組件的領(lǐng)導(dǎo)供應(yīng)商，該公司也能為設(shè)計(jì)工程師們提供包括開發(fā)板、參考設(shè)計(jì)以及教育性的支持，包括de Rooij撰寫的《無線電源手冊(cè)（Handbook for Wireless Power）》。

EPC在1月初舉行的年度國(guó)際消費(fèi)性電子展（CES 2017）上，展示了一部43吋平面HDTV，那臺(tái)電視能隔著一道石膏板墻，藉由無線電源取得電力；在2017年，你將會(huì)看到EPC為業(yè)界帶來更先進(jìn)的無線電源相關(guān)解決方案，超越2009年Giler所展示的技術(shù)。

支持更長(zhǎng)傳輸距離的無線電源

我詢問de Rooij有關(guān)目前無線充電方案支持更長(zhǎng)傳輸距離、更高效率時(shí)會(huì)遭遇的限制，以及其可能性；我們?nèi)绾巫屵@種電力傳輸技術(shù)的效率達(dá)到所有消費(fèi)者都能接受的水平？氮化鎵功率組件（如EPC的eGaN技術(shù)）如何能繼續(xù)協(xié)助推動(dòng)無線電源技術(shù)的進(jìn)展？

de Rooij首先提到在線圈（coil）設(shè)計(jì)方面的限制；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，目前若線圈是7吋以上的直徑，性能就會(huì)下降；此外每一組線圈的質(zhì)量因子（Q）和線圈之間的耦合系數(shù)（k）都會(huì)影響長(zhǎng)距離的無線充電效率，發(fā)射與接收線圈的尺寸和幾何形狀各自都會(huì)大幅影響Q和k的數(shù)值。圖1是無線電源傳輸?shù)幕驹怼?/p>

圖1 無線電源傳輸?shù)幕驹?/p>

de Rooij提到，無線電源傳輸?shù)碾姶艌?chǎng)（E－field）方法雖然有技術(shù)上的問題，但是可以長(zhǎng)距離傳輸電力──這方面可能還有部份一般會(huì)顧慮到的問題，包括產(chǎn)生臭氧（ozone）還有與生物性等其他物質(zhì)產(chǎn)生交互作用）；這種充電方法可能更適用能懸浮在充電板上的設(shè)備，如無人機(jī)。

電場(chǎng)耦合技術(shù)最直接的展現(xiàn)，是在源極（source）和負(fù)載（load）之間采用平行板電容器（parallel plate capacitor），輸入阻抗需與之匹配，才能實(shí)現(xiàn)高效率電源傳輸；也就是說，有一片板子是放在待充電的無人機(jī)底部，另一片就是在充電板上（如圖2）。

圖2 （a）無線電源傳輸電場(chǎng)耦合架構(gòu)；（b）電路模型