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A questão de eficiência da carga sem fio é muitas vezes atribuída a "alta perda" ou "desvio de alinhamento". Mas no cenário de ambiente de alta temperatura no verão ou carga a longo prazo de equipamentos, um caminho de falha mais escondido é: a permeabilidade magnética do separador magnético desvia com temperatura, a indutância da bobina receptora muda em consequência, a frequência resonante desvia-se do ponto de trabalho da IC e a eficiência do sistema diminui sem um aumento significativo das perdas.
A razão pela qual este caminho é escondido é que os dados de temperatura ambiente μ do separador magnético são geralmente qualificados. O problem a não é à temperatura ambiente, mas depois de uma mudança de temperatura.
A premissa de um resonator é que μ 'não é uma constante, mas uma curva que varia com temperatura
O receptor de carga sem fio opera num circuito de ressonância LC com uma frequência de ressonância de f=1/(2 π√ LC). A indutância L da bobina receptora depende da estrutura geométrica da bobina e do μ efetivo do material magnético ao redor. O separador magnético está ligado à parte de trás da bobina, e seu μ 'participa diretamente na formação de L. Quando a temperatura ambiente ou o próprio aquecimento da bobina causa uma mudança na temperatura do separador magnético, μ 'desvia com a temperatura, L desvia em consequência, e a frequência resonante desvia.
Os Qi modernos recebendo IC geralmente têm mecanismos de rastreamento ou ajuste de ressonância incorporados, que ajustam a capacidade equivalente da rede correspondente para trazer o ponto de ressonância de volta à frequência operacional. Mas o intervalo de rastreamento é limitado. Se o desvio de μ 'causa que a mudança em L exceda a margem de rastreamento, o ponto de ressonância não pode ser retirado para trás e o sistema entra num 'estado detonante'. A desharmonia não se manifest a como dano a um componente em particular, mas como uma redução na eficiência, um aumento na geração de calor e limitação ativa da potência de carga pela IC.
Curvas de temperatura de ferrito e nanocristais: mesmo índice, dois comportamentos
A diferença nas características de temperatura entre separadores magnéticos ferritos e nanocristalinos é uma variável chave no design das margens de rastreamento de ressonância.
O μ 'do ferrito MnZn normalmente cai fortemente perto da temperatura Curie (cerca de 100-250 [UNK]). Dentro da faixa de trabalho de -40 a 125, o μ de ferrito não é uma linha reta, mas mostra diferentes inclinações em diferentes intervalos de temperatura. Mais importante, algumas formulações de ferrito têm um intervalo de coeficiente de temperatura negativo em seu μ '- quando a temperatura aumenta, μ' diminui, o que significa que L diminui e a frequência resonante aumenta. Se a direção ou margem de rastreamento da IC for estabelecida de acordo com dados de temperatura normal, o compensamento em altas temperaturas pode exceder as expectativas.
A temperatura Curie dos separadores magnéticos nanocristalinos pode alcançar mais de 500 [UNK], e dentro do intervalo de trabalho de -40 [UNK] a 125 [UNK], elas estão longe do ponto Curie. A amplitude de desvio de temperatura de μ 'é geralmente menor que a de ferrito. Isso não significa que o μ 'dos nanocristais não seja totalmente afetado pela temperatura, mas que sua deriva é mais lissa na gama de temperaturas convencionais de operação, deixando mais espaço para rastreamento de ressonância. De uma perspectiva de design do sistema, o desvio de temperatura do ferrito pode não necessariamente ser uma "desvantagem" - se a direção do desvio for consistente com a direção de rastreamento da IC e a amplitude está dentro da gama de rastreamento, o sistema ainda pode funcionar de forma estável. O problema é que se a seleção apenas considerar a temperatura normal μ 'sem confirmar a curva de mudança de μ' dentro do intervalo de temperatura alvo, o design da margem de rastreamento faltará de base.
A cadeia de fracasso de "cumprir o padrão à temperatura ambiente e perder harmonia a alta temperatura"
O processo típico de desenvolvimento desta cadeia fracassada é:
à temperatura ambienteA placa de isolamento magnético μ 'satisfaz o valor do projeto, a bobina receptora L está dentro do intervalo alvo, e o ponto de ressonância é ajustado à frequência operacional da IC. A eficiência do sistema cumpre o padrão e o aumento da temperatura é controlável.
O dispositivo começa a cargar alta potência ou está em um ambiente de alta temperaturaA temperatura do separador magnético aumenta. À medida que a temperatura do ferrito diminui (ou muda em uma pendiente específica), L diminui e a frequência resonante aumenta. O mecanismo de rastreamento da IC começa a ajustar o capacitor correspondente numa tentativa de trazer o ponto de resonância de volta à frequência operacional.
Se a amplitude de aumento da temperatura está dentro da margem de rastreamentoO sistema pode manter ressonância. Se o aumento da temperatura causa que o desvio de μ 'exceda o intervalo de rastreamento, o ponto de ressonância não pode ser retirado para trás e o sistema entra em estado detonado. A desharmonia leva a uma diminuição da eficiência, com mais energia dissipando na forma de calor no final receptor, aumentando ainda mais a temperatura. O aumento da temperatura impulsiona ainda mais o desvio de μ '. Esse feedback positivo pode causar que o sistema evolua rapidamente de uma "ligeira diminuição da eficiência" para "limitação da potência" ou "interrupção intermitente de carga" em ambientes de alta temperatura.
Nesta cadeia, os dados de temperatura ambiente μ 'e perda do separador magnético são ambos 'qualificados', e falha ocorre no nível do sistema após mudanças de temperatura. É também por isso que é impossível prever o desempenho de carga em ambientes de alta temperatura baseado exclusivamente nas especificações de temperatura ambiente.
Juízo de seleção baseado em "margem de rastreamento de indução de temperatura"
Primeiro, os fornecedores são obrigados a fornecer a curva de temperatura do intervalo de temperatura alvo, em vez de apenas fornecer dados de um ponto a temperatura ambiente
Porque em carro, fora ou cenários de carga rápida de alta potência, a amplitude e direção da mudança no μ 'do separador magnético devem ser confirmadas dentro da faixa de -40 [UNK] a 125 [UNK] (ou zona de temperatura de trabalho real). Se o fornecedor só pode fornecer μ 'a 25°, sua capacidade de prever o risco de explosão em alta temperatura é limitada.
Em segundo lugar, comparar o coeficiente de temperatura de μ com o intervalo de rastreamento de resonância da IC para cálculo, em vez de avaliar o material isolado
A margem de rastreamento varia entre diferentes ICs recebendo. Ao selecionar, deve ser confirmado se a mudança de L causada pela desvio do placa de isolamento magnético μ 'no limite superior da temperatura do intervalo de temperatura alvo ainda está dentro do intervalo de rastreamento da IC. Se a margem for insuficiente, deve ser dada prioridade à seleção de sistemas materiais com desvio de temperatura mais suave, ou à redução da temperatura de funcionamento do separador magnético através do design estrutural.
Em terceiro lugar, em cenários de alta temperatura, a temperatura operacional do próprio separador magnético deve ser gerida como uma variável de design
A causa raiz da derivação de μ é a temperatura. Se o separador magnético for montado com baixa condutividade térmica adesiva ou adjacente ao elemento de aquecimento, sua temperatura de funcionamento pode ser muito maior que a temperatura ambiente. Escolhar um adesivo condutivo térmico, otimizar o caminho térmico, ou ajustar a posição relativa do separador magnético e da fonte de calor podem reduzir a amplitude da derivação μ. Para cenários de alta potência de 25W e mais, a gestão térmica e a estabilidade magnética são dois lados da mesma questão.
Quarto, distinguir entre "características de temperatura intrínsecas dos materiais" e "características de temperatura do sistema após a ligação do produto acabado"
A curva de temperatura do separador magnético é os dados intrínsecos do material, mas a temperatura real do produto acabado após ser montada na parte de trás da bobina depende do ambiente térmico global da máquina. Ao selecionar, é necessário confirmar em quais condições os dados de temperatura μ do fornecedor foram medidos (estado livre ou estado ligado), e verificar a compensação real do ponto de ressonância durante o estágio da amostra em conjunto com todo o teste térmico da máquina.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto da folha de isolamento magnético sem fio cobre folhas compostas de ferrito e folhas compostas de nanocristalina, fornecendo dados de curva de temperatura dentro do intervalo de temperatura alvo.
A temperatura Curie da série de nanocristalinas é ≥ 500 [UNK], e a estabilidade de permeabilidade magnética é melhor que a de soluções convencionais de ferrito na faixa de -40 [UNK] a 150 [UNK]. A permeabilidade magnética efetiva do produto acabado pode ser personalizada de 150-2000, com uma cobertura de espessura de 0,02-0,20 mm. O produto suporta a opção de adesivo de apoio termo condutivo, que pode concordar sinergicamente com o caminho térmico e a estabilidade de desempenho magnético de acordo com o ambiente térmico global da máquina. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.