共振與電池管理有何關(guān)系

在我還不能準(zhǔn)確定義“共振”這一概念的時(shí)候，我就對這個(gè)詞很感興趣?！肮舱瘛庇卸喾N不同的含義，其中大部分含義之間都存在著某種關(guān)聯(lián)。作為電子工程師，現(xiàn)在我聽到這個(gè)詞的第一反應(yīng)就會(huì)想到調(diào)諧 LC 電路。

不過隨后我還會(huì)聯(lián)想到許多別的東西，如鐘擺、游樂場的秋千或者音叉，這些都是現(xiàn)實(shí)世界中共振的例子。我曾咨詢過其他人，問他們是怎么理解共振的，得到的回應(yīng)真是五花八門，有的人茫然地瞪了我一眼，也有人說“讓我想起詩歌”

根據(jù)維基百科的定義，共振是指“系統(tǒng)在某些頻率下比在其它頻率下以更大的振幅做振動(dòng)的傾向”。雖然這種生硬的技術(shù)類定義看似不太富有詩意，不過在我們思考“固有頻率”概念的真正含義時(shí)，確實(shí)賦予了其詩意。畢竟精確調(diào)諧和高效率有其優(yōu)雅之處。

那么共振與電池管理又有何關(guān)系呢？共振式電源轉(zhuǎn)換器是無線電源技術(shù)的核心，可改善眾多電池供電設(shè)備的效用和效能。如今我們的日常工作生活越來越依賴這些設(shè)備，我們需要某種手段讓它們盡量保持電量充足、隨時(shí)可用。

我們現(xiàn)在正在制定各種標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)無線電源發(fā)送器與各個(gè)制造商生產(chǎn)的便攜式設(shè)備（無線電源接收器）之間的可兼容運(yùn)行。

預(yù)計(jì)未來幾個(gè)月或幾年里，我們在公共場所、辦公地點(diǎn)和交通工具中會(huì)看到越來越多的無線充電站。更多的手持和便攜式設(shè)備也將相應(yīng)具備無線充電功能，以充分利用多種可用的充電電源。用戶只要把電話放在桌面上，就可以把電池充滿。

目前最常用的無線電源均采用電磁感應(yīng)原理。其基本解釋可參見“無線充電聯(lián)盟”的網(wǎng)站：感應(yīng)式電力傳輸。

機(jī)械共振的研究始于 16 世紀(jì)，電氣共振的研究始于 19 世紀(jì)。到最近幾年，共振式轉(zhuǎn)換器最終成為無線電力傳輸?shù)耐ㄓ梅椒?。這種共振技術(shù)之所以在這些設(shè)計(jì)中倍受青睞，是因?yàn)樗軌蜃屢粋€(gè)系統(tǒng)在相對較寬的功率級范圍內(nèi)保持良好的轉(zhuǎn)換效率。關(guān)于共振耦合的概述，請參閱：《共振耦合》。

一般來說，現(xiàn)在的消費(fèi)者都會(huì)在家中安裝無線路由器，供多臺(tái)電腦、智能電話及其它設(shè)備使用，而在出差時(shí)則可利用多個(gè)地點(diǎn)的無線熱點(diǎn)讓他們的設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)。相對而言，無線電源標(biāo)準(zhǔn)的推出可讓未來移動(dòng)用戶在家中使用無線充電底座為多種設(shè)備充電，而且還可免去通勤或出差時(shí)攜帶充電器的麻煩。隨著更多的人開始體驗(yàn)無線電源的便利與實(shí)用，無線充電的概念應(yīng)該會(huì)真正開始與公眾產(chǎn)生共鳴。

圖 1 顯示了采用 TIbqTESLA 芯片組設(shè)計(jì)的無線電源系統(tǒng)的基本方框圖。發(fā)送器（充電底座）的占空比是固定的，但工作頻率會(huì)變。接收器使用正向電源傳輸所使用的電磁感應(yīng)，將所需的功率電平傳回發(fā)送器。

如圖 2 所示，接收功率隨發(fā)送器頻率的變化而變化。如果接收器需要增減功率，發(fā)送器可以相應(yīng)地改變自身的頻率。接收器調(diào)諧在與發(fā)送器相同的共振頻率上，以實(shí)現(xiàn)諧振點(diǎn)上的最大功率傳輸。當(dāng)接收器不需要最大功率時(shí)，發(fā)送器增大其頻率，遠(yuǎn)離共振峰值。

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