一，目的
隨著無人機、AGV機器人、新能源輕型車（如電動叉車）、工業設備等中高功率設備對「無線供電」需求的激增，傳統小功率無線充電（≤150W）已無法滿足其能耗需求。300W以上功率段的無線充電方案，正成為連接「無線便捷性」與「高功率補能」的核心橋樑。本文將從應用場景出發，拆解該功率段無線充電的技術難點、關鍵突破方向及方案設計要點，為工業、商用領域的無線充電落地提供技術參考。
二，技術難點
當無線充電功率提升至 300W 以上時，傳統低功率方案的「線圈設計、散熱、電磁相容性」等問題會被放大，成為方案落地的核心瓶頸。具體技術難點可歸納為三大類：
1. 效率瓶頸：如何避免高功率下的「能源浪費」？
無線充電的能量傳輸效率公式為：效率 =（接收端輸出功率 / 發射端輸入功率）×100%低功率方案（≤150W）的效率可達 85%~90%，但當功率提升至 300W 以上時，效率容易因為「線圈損耗、開關損耗」下降至 75% 以下——這意味著在 2200W 功率下，僅損耗的能量就高達 550W，不僅浪費電能，還會導致設備過熱。
核心損耗來源包括：
- 線圈銅損在高功率下，電流會增大（例如 2200W/48V 輸出時，電流達到 45.8A），線圈電阻產生的熱量依據 “P=I²R” 計算，會隨著電流的平方成長。
- 開關管損耗發射端、接收端的功率開關管（如 MOSFET）在高頻開關過程中，會產生「導通損耗」和「開關損耗」，功率越高，開關頻率越高，損耗越明顯；
- 磁芯損耗線圈磁芯在高頻磁場下會因「磁滯效應」產生熱量，300W 以上的方案通常需要提升工作頻率（例如從 150kHz 提升至 200kHz），進一步加劇磁芯損耗。
2. 安全風險：高功率下的「電磁、溫升、過流」隱患
300W~2200W 功率範圍的無線充電，涉及高電壓（如輸入 AC 220V/380V）、大電流（如輸出 DC 48V/100A），安全風險遠高於低功率方案。
- 電磁相容（EMC）問題高功率、高頻率的磁場會產生強電磁輻射，若未進行屏蔽設計，可能會干擾周邊設備（如工業感測器、醫療設備）的正常運作，甚至可能違反國際EMC標準（如EN 55032）。
- 溫升失控風險若效率僅為 80%，在 1000W 功率下會產生 200W 的熱量，若散熱不及時，設備溫度可能超過 100℃，導致塑膠外殼變形、電子元件燒毀。
- 過流/過壓保護難題AGV 機器人、電動叉車等設備的電池電壓（如 48V、72V）存在差異，若無線充電方案的電壓調節範圍不足，容易出現過流、過壓問題，可能損壞電池或設備。
3. 對位容錯：如何適應「大設備」的精準對接需求？
低功率方案（例如手機無線充電）的線圈尺寸較小（直徑約 50mm），對位偏差允許範圍僅 ±5mm；而 300W~2200W 方案的設備（例如 AGV 機器人、電動叉車）體積較大，線圈尺寸通常超過 200mm，且設備停靠時容易出現「前後 / 左右偏差」（±20mm 以上）。若對位容錯能力不足，可能導致「耦合系數下降」，進一步降低傳輸效率，甚至觸發保護機制停止充電。
三、主流技術拓撲
針對攻略與應用場景的差異，具有三種高壓無線電力傳輸拓撲
句子：1，S-S
2，LCC-S
3，LCC-LCC
四，ST 提供的設計參考
STEVAL-KITXCB 是意法半導體（ST）推出的一款用於評估 Ki 無線廚房發射器的開發套件，支援高達 2.2 kW 的無線功率傳輸。以下是關於該套件的詳細資訊：
主要特點：
- 功率支援支援高達2.2 kW的無線功率傳輸（在230 Vac條件下）。
- 拓撲結構採用半橋逆變器拓撲。
- 通信方式基於NFC的通信，實現發射器與接收器之間的雙向資料傳輸。
- 控制方式：
- 快速高解析度功率控制（包括相位切割、占空比控制和頻率控制）。
- 支援Type 0和Type 1控制。
- 安全保護機制：
- 過流保護
- 逐周期電流保護
- 硬體開關檢測
- 過功率保護
- 過溫保護
套件組成：
- 功率逆變器板
- 輔助電源板
- NFC板
- 逆變器微控制器板
- 功率線圈和NFC線圈
- GUI顯示板
應用場景：
Ki 無線廚房標準旨在取代傳統的有線廚房電器（如攪拌機、烤麵包機、電飯煲、咖啡機等），並可能與電磁爐結合使用。該標準定義了高達 2.2 kW 的無線電力傳輸。
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