大功率自主充電系統市場正在以驚人的速度增長。WiBotic 公布了其在臺式電池充電器和無線充電發射器方面的最新創新成果，用于無人機和采用 GaN 技術的自主移動機器人。新解決方案通過利用 GaN 技術并確保在最極端的操作條件下生存，從而提供更高的效率。當與 WiBotic 軟件結合使用時，它們允許操作員跟蹤和優化單個電池的性能，并完全自主或手動定義充電操作。其自適應匹配技術為感應功率傳輸提供了一種新方法，該公司稱該方法可提供無人機和其他飛行設備所需的功率水平。

在接受《電力電子新聞》采訪時，WiBotic 首席執行官 Ben Waters 指出，新產品包括被動冷卻車載充電器、全密封 IP67 車載充電器、用于高達 150 W 的無人機的輕型車載充電器，以及兩個使用 GaN Systems 最新氮化鎵 (GaN) 技術的更小、更高效的發射器。

Waters 表示：“GaN 已在發射器的尺寸、溫度和效率方面實現了大幅節省。“與 MOSFET 相比，GaN FET 上極低的柵極電容允許驅動柵極所需的功率少得多，從而提高效率并減小尺寸。與傳統 MOSFET 相比，更高頻率下的開關損耗也更低，從而提高了溫度性能。”

氮化鎵技術

與硅相比，GaN的主要優勢在于其功率密度更高。這是由于導帶和價帶之間的間隙高于 LDMOS 技術，從而提供更高的擊穿電壓。高功率密度允許信號遠距離傳輸，擴大基站的覆蓋范圍。它還支持更小的外形尺寸，在 PCB 上需要更少的空間。因此，設計人員可以在更小的空間內擁有更大的功率，從而降低成本。

“到目前為止，我們主要在發射器中使用 GaN，”沃特斯說。“GaN 可能對其他產品有所幫助，例如我們的獨立臺式電池充電器，我們可以在這些產品中提高 DC/DC 開關轉換器的效率并減小其尺寸。例如，對于無人機應用，尺寸和重量對于任何車載充電器都至關重要。”

氮化鎵的帶隙為 3.2 eV，比硅的帶隙高近 3 倍，相當于 1.1 eV。這意味著需要更多的能量來激發半導體導電帶中的價電子。雖然這種特性限制了 GaN 在超低電壓應用中的使用，但它的優勢在于允許更高的擊穿電壓和更高的溫度下更高的熱穩定性。GaN 極大地提高了功率轉換級的效率，在高效電壓轉換器的生產中可作為硅的寶貴替代品。?

WiBotic 的系統

WiBotic 技術已經發展到包括臺式插入式電池充電器和完全自主的無線充電器，所有這些都與電池無關，可以通過 WiBotic Commander 軟件進行網絡連接和遠程監控。使用 WiBotic 車載充電器，任何類型的電池都可以通過直流電源手動充電。這些車載充電器還可用于使用無線充電自動為設備充電。WiBotic 無線充電技術基于感應系統和諧振系統的優勢，因為它結合了兩者的優點。其獲得專利的自適應匹配系統持續監控相對天線位置并動態調整硬件和固件參數以保持最高效率——以高功率水平提供可靠的充電，并跨越幾厘米的垂直、水平、

WiBotic 無線充電系統由四個主要硬件組件組成：發射器單元、發射器天線線圈、車載充電單元和接收天線線圈。發射器單元可識別任何配備車載充電單元和接收器天線線圈的機器人，并自動激活以提供適量的能量。收集線圈為車載充電器電路提供能量。車載充電器將信號轉換回直流電壓并控制電池充電功能以安全地為各種電池充電。

圖 1：WiBotic 無線電源解決方案的工作原理（來源：WiBotic）

OC-262 是一種被動冷卻的車載充電器，已開發為適用于商業和政府應用的加固系統。被動冷卻在惡劣的環境中特別有利，例如采礦、海洋勘探和農業，在這些環境中，水和灰塵是非常重要的問題。OC-262 由兩種型號組成，一種具有 IP20 等級，適用于需要被動冷卻但可能對環境更加開放的應用，另一種具有 IP67 等級，用于室外或極端環境。

“OC262 是我們的第一個被動冷卻車載充電器，”沃特斯說。“特別是對于戶外應用，我們聽到許多客戶要求能夠完全密封電子設備。OC262 滿足了這一需求。被動冷卻減輕了任何設備、機器人、無人機、空間等的外部通風需求。”

圖 2：WiBotic 發射器

圖 3：WiBotic 車載充電器

另一種解決方案是適用于小型機器人的 OC-150 車載充電器，可根據電池電壓提供高達 150 W 的總功率和高達 10 A 的電流。在發射器領域，TR-150 采用了 WiBotic 合作伙伴 GaN Systems Inc. 的最新高效 GaN 晶體管。它主要設計用于與新型 OC-150 車載充電器一起使用，但在部署時支持所有 WiBotic 車載充電器在不同的機器人艦隊中。TR-300 發射器提供與 TR-150 相同的核心優勢，但與 WiBotic 的 OC-262 或 OC-301 車載充電器配對時可提供高達 300 W 的功率。

“這些產品為充電和電源管理產品生態系統提供物聯網連接，所有這些產品都由 WiBotic Commander 軟件連接，”沃特斯說。“許多公司仍在努力實現完全自動化的部署，我們今天有可以幫助桌面充電的產品，隨著事情繼續朝著這個方向發展，這些相同的產品可以應用于完全自主充電。”

審核編輯 黃昊宇