【導(dǎo)讀】村田制作所開發(fā)出了可大幅提高整個(gè)系統(tǒng)電力傳輸效率（以下稱電力效率）的無線供電技術(shù)。由直流電源經(jīng)無線區(qū)間到達(dá)負(fù)載的電力效率比原來的技術(shù)提高了20～30個(gè)百分點(diǎn)。例如，從直流電源將功率約為75W的直流電供應(yīng)到幾十厘米遠(yuǎn)的負(fù)載時(shí)，最高能以70％以上的電力效率傳輸。
以前的系統(tǒng)進(jìn)行無線供電時(shí)使用的是高頻交流電，在將直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電時(shí)會(huì)損失很大一部分電力，因此整個(gè)系統(tǒng)的電力效率只有15～30％左右。村田制作所設(shè)想將直流無線供電技術(shù)應(yīng)用于小型電子電路、便攜終端乃至EV等大功率用途。
村田制作所將此次開發(fā)的技術(shù)稱為“直流共振方式”。通過相對(duì)線圈間的電磁共振來供電的概念與其他廠商提出的方法相近。不同之處在于不使用高頻交流源，而直接由直流電壓傳輸電力。原來的方式一般要先將電力源轉(zhuǎn)換成高頻交流源，然后供給線圈。此時(shí)，轉(zhuǎn)換成高頻交流電時(shí)的電力損失較大。另外，共振電路匹配用整合電路的電力損失也很大。村田制作所此次提出的方式采用直流電壓開關(guān)技術(shù)，直接形成隨著共振頻率變化的電磁場(chǎng)，從而使供電電路和受電電路耦合。開關(guān)頻率為10MHz左右。
圖題：用來驗(yàn)證“直流共振方式”的試制系統(tǒng)。在線圈間傳輸電力，點(diǎn)亮LED
這樣一來，就不再需要高頻交流轉(zhuǎn)換電路和整合電路部分，因此可以大幅提高整個(gè)系統(tǒng)的電力效率。但在該技術(shù)中，作為開關(guān)元件的、要求支持一定電力且能快速工作的FET必不可少。此次，村田制作所之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這一系統(tǒng)，是因?yàn)镚aN半導(dǎo)體等用作開關(guān)元件的功率半導(dǎo)體性能提高，達(dá)到了實(shí)用水平。
負(fù)責(zé)此次開發(fā)的是村田制作所技術(shù)與業(yè)務(wù)開發(fā)本部的細(xì)谷達(dá)也（同志社大學(xué)研究生院客座教授）。細(xì)谷指出，與美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）2007年公布的磁共振方式無線供電技術(shù)相比，使用此次開發(fā)的技術(shù)可降低整個(gè)系統(tǒng)的電力損失。他介紹說：“采用MIT當(dāng)時(shí)的方法，投入400W電力，傳輸2m之后，直接以高頻交流電點(diǎn)亮60W的燈泡。而使用我們的技術(shù)，投入400W電力，系統(tǒng)效率為70％，可向負(fù)載供應(yīng)280W左右的直流電。不過，因?yàn)楸仨氁先毡尽峨姴ǚ雷o(hù)準(zhǔn)則》等法規(guī)，利用無線傳輸?shù)碾娏τ邢拗疲瑐鬏斁嚯x也受限。按目前的規(guī)定，只能傳輸至幾十cm遠(yuǎn)。現(xiàn)在的問題是要放寬這些限制。”
細(xì)谷試制的系統(tǒng)之一是開關(guān)元件使用常閉型GaN FET、共振電容器使用村田制作所的中高壓積層陶瓷電容器的系統(tǒng)。將線徑為1mm、半徑為5cm的環(huán)形線圈相對(duì)設(shè)置，以8.2MHz的開關(guān)頻率、50Ω負(fù)載進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。輸入電壓為60V、最大傳輸電力為74.9W時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的電力效率為73.3％。
