擺脫電線并不僅僅意味著不再需要電纜供應(yīng)商。由于無線高功率傳輸技術(shù)的發(fā)展，曾經(jīng)受限于電源插座的機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器開始真正體驗(yàn)到自由。

在一個更廣闊的市場開始出現(xiàn)一些跡象預(yù)示著未來將不受電纜限制，這些跡象表明了同一個事實(shí)：曾經(jīng)被工業(yè)應(yīng)用以及電動汽車充電所需要的電源線正在被歷史所淘汰。它們正在被無線輸電所取代，這項(xiàng)技術(shù)由于大量的研發(fā)投入以及許多已為技術(shù)顛覆做好準(zhǔn)備的電動機(jī)器的出現(xiàn)而得到迅速發(fā)展。

消費(fèi)品已經(jīng)開始大規(guī)模采用無線輸電技術(shù)，如智能手機(jī)、電動牙刷等，因與之前技術(shù)相比，這一功能更受歡迎。但到目前為止，工業(yè)無線輸電的發(fā)展一直受到阻礙，因?yàn)橄噍^于小型消費(fèi)電子產(chǎn)品所需的微小瓦數(shù)，在千瓦范圍內(nèi)傳輸更多電能需要具有更好的管理組件、一致的開放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)架構(gòu)和更強(qiáng)大的材料。

工業(yè)上的無線供電

隨著工業(yè)自動化和自主系統(tǒng)的發(fā)展，在過去幾年中，對高功率無線輸電技術(shù)的推動開始加速。無線電源也將在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中占有一席之地，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正在迅速擴(kuò)大所連接機(jī)器、計(jì)算機(jī)和傳感器的范圍，使得涵蓋醫(yī)療保健、飛機(jī)和能源生產(chǎn)等在內(nèi)的一切都變得更加智能和高效。

無線輸電技術(shù)無需插頭和連接器，將使這些設(shè)備具有更好的移動性，可以完全密封，因此能在各種極具挑戰(zhàn)性的多變環(huán)境中可靠地運(yùn)行。試想一下，制造機(jī)器人將能夠按照需求自主地在工位間移動，并在方便的時間和地點(diǎn)進(jìn)行充電。

Manish是TI研究無線輸電系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)組件的工程師，他表示：“無線輸電技術(shù)是未來的趨勢。在工廠、機(jī)器人、航空航天和汽車領(lǐng)域的自主應(yīng)用中，當(dāng)我們擺脫電源線時，各種機(jī)會都成為可能。”

長久以來的夢想成為現(xiàn)實(shí)

自從100多年前電動工具和其他工業(yè)電子設(shè)備陸續(xù)出現(xiàn)，我們就一直在使用電線進(jìn)行連接，它們曲折盤繞，穿過地板和臺面。

但是這些電線也帶來了各種各樣的問題，它們限制了設(shè)備的移動性。即便是最佳的設(shè)計(jì)方案也會因電線而存在弱點(diǎn)，因?yàn)樗⑽酃负涂諝饪梢詭脒B接器，同時不斷插入和拆卸還增加了設(shè)備的磨損。另外在工廠車間和其他地方，電線對于在周圍經(jīng)過的人和機(jī)器來說也是一個主要危險(xiǎn)源。

自從那些首次的電動創(chuàng)新出現(xiàn)之后，無線電源的想法一直是個無法實(shí)現(xiàn)的夢想。性格古怪的杰出發(fā)明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）設(shè)想了一個覆蓋全球的無線電網(wǎng)，機(jī)器只需通過無線接入即可引出電流。但他的實(shí)驗(yàn)失敗了。整個20世紀(jì)，其他人在電力傳輸方面都停滯不前，近年來才開始看到無線輸電的可能性。

耦合通過空氣送電

無線輸電系統(tǒng)通過被稱為感應(yīng)式充電的原理來工作。簡單地說，基于該系統(tǒng)，發(fā)射器中的線圈可以與數(shù)英寸或英尺遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程接收器中的線圈耦合連接，這兩個線圈共同形成了一個虛擬變壓器。發(fā)射器釋放電磁能，可在接收器中感應(yīng)出電流。該電流可用于為連接至接收線圈的電池充電。

當(dāng)然，實(shí)際的無線輸電系統(tǒng)要復(fù)雜得多，并且在制造和汽車部件的中心為應(yīng)用處理更多電能也帶來了一系列挑戰(zhàn)。電流轉(zhuǎn)換幾次，天線放大電磁波，專用二極管控制電流，以便安全傳輸和使用。

操作的大腦

使這一復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵是將數(shù)字大腦置于中心位置，以控制電磁波的頻率、幅度和相位等。這在千瓦級的工業(yè)生產(chǎn)過程和電動汽車充電中變得更加重要。

TI的C2000? 實(shí)時微控制器（MCU）是許多公司所依賴的關(guān)鍵組件。它是一個小型微控制器，位于發(fā)射器和接收器上，通過Bluetooth?或Wi-Fi?進(jìn)行通信，用于管理電流。C2000 MCU可以通過感應(yīng)發(fā)射器的輸入電壓、電池需求和其他因素來自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷變化的電力需求和供應(yīng)。

臺灣KNOWMAX科技有限公司是利用C2000 MCU內(nèi)置智能控制功能的無線輸電行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者之一。該公司在將尖端無線充電技術(shù)融入電氣系統(tǒng)方面擁有多項(xiàng)專利。

KNOWMAX的項(xiàng)目經(jīng)理Tank Huang說：“TI的C2000 MCU為我們提供了使系統(tǒng)適應(yīng)不同市場需求的靈活性。該組件能夠真正精確控制我們的功率級，以便我們能夠盡可能高效地輸電。”

在實(shí)現(xiàn)高功率無線輸電所需的關(guān)鍵設(shè)備方面，TI的研究人員以成為市場領(lǐng)導(dǎo)者為目標(biāo)，正在推動組件發(fā)展，使其能夠智能應(yīng)對輸電速率的不斷提升以及發(fā)送器與接收器之間距離不斷增大的要求。通過這些為改進(jìn)無線輸電工程而作的努力，我們期望將其部署在機(jī)器人、工業(yè)設(shè)施和倉庫車輛、電動汽車以及更大型的車隊(duì)和施工車輛中。

C2000 MCU產(chǎn)品營銷工程師Chris 說：“不是故意要這么說，但現(xiàn)在對于身處無線輸電領(lǐng)域的我們來說，空氣已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電氣化。工程師們很快將不再需要為其方案苦苦尋找高壓插座的最佳位置。消費(fèi)者將會駕駛無需插電的電動汽車。工廠員工將與無線充電機(jī)器人一起工作。當(dāng)你在思考這個問題的時候，TI正在開發(fā)一種最終可供地球上每個人和所有行業(yè)使用的技術(shù)。”

查看TI工業(yè)電力輸送參考設(shè)計(jì)

TI將效率融入于電源轉(zhuǎn)換&工業(yè)儲能系統(tǒng)中，使設(shè)計(jì)人員能夠創(chuàng)建具有更高功率密度的更節(jié)能、更可靠的電源設(shè)計(jì)。TI的子系統(tǒng)解決方案可在滿載和待機(jī)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)更高能效的功率轉(zhuǎn)換。通過使用GaN等領(lǐng)先技術(shù)，TI提供具有高功率密度、創(chuàng)新性和成本效益的電源轉(zhuǎn)換解決方案。

編輯：hfy