淺析軟磁屏蔽材料在無線充電中的作用

無線充電在手機(jī)已經(jīng)有普及的趨勢(shì)，三星和蘋果已經(jīng)形成標(biāo)配了，在穿戴領(lǐng)域也有很多產(chǎn)品，未來在家里、辦公室、公共場(chǎng)所、出行工具、交通都會(huì)有無線充電的普及，未來還會(huì)有電動(dòng)汽車的普及。

一、無線能量傳輸（WPT）：智能手機(jī)、智能穿戴（小功率）

無線充電的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，由發(fā)射端和接收端構(gòu)成，發(fā)射端和接收端都是由線圈和磁性材料構(gòu)成，磁性材料有不同的選擇，有鐵氧體、非晶、納米晶等。

二、軟磁屏蔽材料在無線充電中的作用

隔磁屏蔽：為磁通量提供一條低阻抗通路，降低向外散發(fā)的磁力線，減少對(duì)周圍金屬物體的影響，防止產(chǎn)生渦流和信號(hào)干擾。

導(dǎo)磁降阻：提高耦合系數(shù)，提升磁電轉(zhuǎn)換效率，使用更少的匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)更高電感的線圈，降低線圈電阻，減少發(fā)熱帶來的效率降低（匝數(shù)越多，電阻越高）。

三、常用軟磁屏蔽材料類型：

四、納米晶導(dǎo)磁片充電效率比較：

模擬真實(shí)場(chǎng)景，在同等條件下進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，采用不同厚度的納米晶導(dǎo)磁片和不同磁導(dǎo)率、不同厚度的鐵氧體做了充電效率比較。隨著厚度的增加，充電效率在不斷提升，但納米晶不是越厚越好，到0.1mm時(shí)基本飽和，因此，在設(shè)計(jì)無線充電模塊時(shí)，納米晶導(dǎo)磁片不需要做的太厚，會(huì)增加材料成本。鐵氧體的規(guī)律與納米晶類似，磁導(dǎo)率越高，充電效率越高，厚度越厚，充電效率也越高，但在同等充電效率下，納米晶磁片的厚度僅為鐵氧體的一半。

五、智能手機(jī)無線充電發(fā)展歷程

2012年諾基亞推出無線充電手機(jī)Lumia 920，所用的磁性材料是硬質(zhì)鐵氧體。2013年一款銷往海外的手機(jī)HiKe 868設(shè)計(jì)了無線充電和NFC的集成，配備的磁性材料是WPC-鐵氧體（剛性） 、NFC-鐵氧體（柔性）。2015年手機(jī)無線充電發(fā)生了里程碑式的變化，三星推出首款無線充電旗艦手機(jī)Galaxy S6，不僅兼容兩種無線充電的標(biāo)準(zhǔn)，WPC和PMA，還配置了兩種支付標(biāo)準(zhǔn)NFC和MST，匹配用的軟磁屏蔽材料除了鐵氧體外，首次使用了非晶導(dǎo)磁片，使得手機(jī)不僅做的輕薄精美，還大幅提升了無線充電效率。到2016年三星又做了改進(jìn)，把磁性材料全部換成了更加先進(jìn)的納米晶導(dǎo)磁片，引領(lǐng)無線充電技術(shù)的變革，始終處于領(lǐng)先地位。從這幾年的發(fā)展歷程看，在功能上從單純的無線充電加上了NFC和MST近場(chǎng)通訊的功能。磁性材料則從鐵氧體逐漸過渡到納米晶。

六、應(yīng)用案例

納米晶在無線充電的應(yīng)用是從S7開始，一種材料實(shí)現(xiàn)所有功能，取代了非晶和鐵氧體的組合。一般認(rèn)為，用于NFC的軟磁材料，鐵氧體是最佳的，而認(rèn)為納米晶不適合，因?yàn)樵诟哳l，納米晶的損耗遠(yuǎn)大于鐵氧體，但是三星恰恰做了突破，S7的成功應(yīng)用證明了納米晶是可以用于NFC的，隨后的S8/N8/A7/J5/J7等眾多型號(hào)產(chǎn)品，將納米晶的應(yīng)用從WPC擴(kuò)展到NFC和MST。

我們?cè)诎l(fā)射端也做了一些嘗試，用納米晶導(dǎo)磁片做了幾款無線充電器產(chǎn)品，有多工位、多功能等特色產(chǎn)品，性能沒有任何問題，現(xiàn)在唯一的問題就是導(dǎo)磁片的成本比鐵氧體高。

七、手機(jī)無線充電發(fā)展趨勢(shì)：

功能：WPC→WPC+NFC→WPC/Airfule+NFC

無線充電——無線充電+——隨意充

功率：5W→7.5W→10W→15W

慢充——普充——快充——閃充

八、導(dǎo)磁片發(fā)展趨勢(shì)：

接收端：吸波材料→鐵氧體→非晶+鐵氧體→納米晶

納米晶導(dǎo)磁片：

薄——超薄: 0.14→0.12→0.11 →0.10

高磁導(dǎo)、低損耗——高Q

九、應(yīng)用與普及：

小功率：手機(jī)、智能穿戴等 ?

中功率：電腦、廚房家電等 ?

大功率：電動(dòng)汽車、道路等基礎(chǔ)設(shè)施

未來，將是無線的世界，改變生活，改變世界。

目前無線充電市場(chǎng)出貨量呈幾何級(jí)爆發(fā)增長(zhǎng)，而不久的將來，眾多旗艦手機(jī)將無線充電作為標(biāo)配功能，接收端的市場(chǎng)也會(huì)井噴。