利用磁場傳輸功率,能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電的便利性,此類無線充電技術(shù)在近年有長足發(fā)展。然而,長久以來,此類技術(shù)始終存在材料厚度無法有效縮減的問題,這是因為材料厚度和傳輸功率為正相關(guān),也就是說,若要求傳輸功率高,材料厚度就得加厚。 針對此問題,工研院材化所電磁材料元件研究室研究主任唐敏注說明指出,“開發(fā)飽和磁化量更大的導磁材料是有效解方!毖送緩剑ぱ性阂蜒邪l(fā)出一款薄形電感器材料,可縮減無線充電模組厚度。
材料特性佳化 提高充電效率
材料的不同,對于線圈的電感量大小、傳遞功率大小等皆有所影響,若要實現(xiàn)兼顧薄型及傳輸功率大等特性的無線充電模組,則相關(guān)材料的特性,例如導磁率、飽和度皆是愈高越佳!叭欢,這些材料特性的表現(xiàn)通常是相反的,也就是說,導磁率越低,則飽和度就越高!崩硐氲膶Т挪牧媳仨毦邆浜芨叩膶Т怕,亦即只要加上一個磁場,就會產(chǎn)生千倍萬倍的磁通量。
然而磁通量有其飽和限制,到達飽和點后,無論再加上多大的磁場,磁通量都無法再增加。導磁率和磁通量飽和度之間的取捨衡量,是廠商在選擇無線充電材料時的重要考量。
工研院從材料模擬選用、配方組成設(shè)計、晶項結(jié)構(gòu)及製程調(diào)控等方面著手,進行材料的佳化,以求在保持一定導磁率的情況下,飽和度可以盡量提高。
寬頻材料 適用磁感應(yīng)及磁共振技術(shù)
此外,唐敏注進一步提到,目前磁感應(yīng)及磁共振這兩項無線充電技術(shù)各有優(yōu)勢,因此已有半導體業(yè)者推出同時支援這兩種技術(shù)的雙模晶片產(chǎn)品。磁感應(yīng)和磁共振技術(shù)的使用頻段不同,分別落于100~200KHz之間和6.78MHz,而頻率越低,導磁率就越高,磁通量飽和度也就越低。
同時支援此兩種技術(shù)可靈活因應(yīng)不同情況的需求,然而需用到兩組材料,如此將明顯增加模組厚度及成本。為解決此問題,工研院已成功開發(fā)頻率範圍涵蓋100KHz到10MHz的寬頻材料,也就是說,一種磁性料就能支援兩種技術(shù),如此不僅可縮小模組體積并能降低成本。
唐敏注進一步說明,“同一磁性材料可同時適用于磁感應(yīng)和磁共振的頻段,且我們採用的鎳鋅系鐵氧磁體(NiZn Ferrite)和錳鋅系鐵氧磁體(MnZn Ferrite)電感材料,能有效提高磁通量飽和度,且由于採用薄型外觀設(shè)計,因此容易實現(xiàn)模組整合!
自2015開發(fā)成功新材料后,目前已有國內(nèi)外材料廠,以及手機、充電器等終端應(yīng)用業(yè)者與工研院洽談合作事宜。接下來,工研院材料所將持續(xù)投入可以實現(xiàn)更薄型、更高功率的材料,并積極挖掘與臺灣零組件及IC設(shè)計者合作的機會。