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聯盟研究群 / 無線充電系統


        擁有多台手機、數位相機已經見怪不怪,但重點在於多重購買的後遺症,就是電源接頭與充電電池琳瑯滿目,也難怪越來越多廠商投入充電器、電源線插座生產。有鑑於此,非接觸式充電的概念逐漸萌芽如圖一所示。其實研究利用無線方式來供給電力到端末裝置的技術,在一百多年前就存在,只是未出現實際商品化。近來非接觸式充電技術受到研究者青睞的原因來自於數位產品使用量已達到空前規模且繼續成長中;且無線充電技術,在效率的提昇有突破性進展。過去無線電力傳送的效率,僅有10%~20%的程度,到2013年,效率已可實現到70%的水準,有效充電距離也有所增長。

系統架構及晶片設計
研究動機: 
        在無線電源充電技術的發展上,針對理想解決方案的使用方向。磁感應(Magnetic Induction)或磁共振(Magnetic Resonance)兩者都可被考慮而不論採用哪一種技術,都意謂無線充電方式的使用即將實現。在接下來幾年內,此種裝置將從行動電話市場的生態系統開始普及。最後,產業及其本身強大的消費者廣泛使用將會隨之普及,並因而促使無線充電技術使用的下一階段成長。屆時此種無線電源技術很可能會擴展至支援行動電話與電動車的基礎設施中。國外研究團隊主要集中在四大主要領域:高功率密度的元件、低功率的積體電路設計、高效能的Rectennas及創新的電路架構。新興的無線充電研究大約上分成三類:(1) 接觸式的近場充電。(2) 中短距離的共振充電。(3) 長矩離的獵能系統。本研究團隊將致力於中短距離的共振充電的關鍵晶片研發。

研究目標: 
        對非接觸式充電系統的架構中之區塊予以分析和設計,建立如下三大核心技術並相互結合如圖二所示,以求有效設計高效能及穩定的系統並最終以晶片實現。

研究方向:
  1. Power transmitting模組:設計適用於AC 110V 60Hz市電系統先行以實體模組的設計可以在現有的建築電力線基礎建置,提供無需另外配線的解決方案。
  2. Power transmission and receiving晶片:研究晶片設計的架構,採用TSMC CMOS技術T25HV製程完成傳送及接收晶片之設計。
  3. DC-DC converter晶片:針對不同負載,設計提供相對應的晶片以因應不同充電電壓和電流。

 
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主持人:中興大學電機系許恒銘教授
 
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