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ANALOG/MIXED SIGNAL
WIRELESS CHARGING
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- ELETTRONICA OGGI 445 - MAGGIO 2015
Un futuro di batterie wireless
É
recente il dato fornito dagli analizzatori di
IHS Technology :le previsioni per il mercato delle ricari-
che wireless sono a dir poco esplosive, e in partico-
lare il settore della ricarica per le applicazioni indossabili
vedrà a fine 2015 un incremento del 3000 rispetto al 2014.
Il fatturato globale dei dispositivi necessari per la ricarica
wireless (trasmettitori, ricevitori e coil) passerà dai 15 M$
del 2014 ai 480 M$ stimati entro la fine dell’anno in corso,
superando il miliardo di dollari nel 2019.
La tecnologia - anche se per ora poco utilizzata - è nota da
parecchi anni, e molti di noi la sfruttano ad esempio per la
ricarica degli spazzolini da denti elettrici. Il principio è del
tutto analogo a quello del trasformatore elettrico: una corren-
te alternata (o comunque variabile nel tempo) produce per
induzione elettromagnetica una corrente in un avvolgimento
accoppiato magneticamente, nei trasformatori supportato da
un nucleo ferromagnetico.
Le targhette RFID: un esempio classico
La tecnica dell’alimentazione per induzione è d’altronde già
sfruttata ampiamente nelle targhette RFID (Fig. 1), che inte-
grano un chip che viene alimentato dalla corrente indotta
nell’avvolgimento di supporto, quando questo si trova nel
campo magnetico alternato prodotto da un avvolgimento
esterno di eccitazione.
È
d’altronde il medesimo principio
utilizzato nelle schede contactless di tram, metropolitane,
skipass, funivie, etichette antitaccheggio, product-tracer e
così via. In questi dispositivi il chip è inerte in assenza di
un adeguato campo magnetico esterno, e solo in presenza di
questo viene alimentato in modo da identificarsi, fornendo
i dati in esso contenuti trasmettendoli via radio, utilizzando
come antenna il medesimo avvolgimento utilizzato per l’ali-
mentazione.
Una serie di vantaggi
È
vero che per il microchip dei tag RFID la corrente di lavo-
ro è estremamente contenuta, ma è pensabile di utilizzare il
medesimo principio per alimentare apparati che richiedono
maggior corrente, utilizzando avvolgimenti di maggiori di-
mensioni e operando su distanze di pochi millimetri. L’effi-
cienza che si può ottenere non è certo paragonabile a quella
dei trasformatori, che raggiungono il 94-97% poiché dispon-
gono di un nucleo ferromagnetico di adeguate dimensioni a
stretto contatto con gli avvolgimenti primario e secondario.
Nella ricarica wireless si utilizza invece un nucleo di pic-
colo spessore, tipicamente collocato nel trasmettitore, e le
efficienze sono quindi più ridotte. Ciononostante, i vantaggi
derivano dall’assenza di parti elettriche esposte (assenza di
corrosione, possibilità di operare in acqua o ambienti corro-
sivi), l’eliminazione di rischi dovuti ad eventuali scintille de-
rivate dal contatto accidentale fra gli elettrodi (quindi elevata
sicurezza in ambienti con atmosfere infiammabili o potenzial-
mente esplosivi), possibilità di impiego nelle protesi mediche
(eliminazione del pericolo di infezioni dovute ad aghi o fili),
impossibilità di utilizzare connettori adeguati nei dispositivi
indossabili quali wrist-band, smart-watches e cuffie, insensi-
bilità a polvere, pioggia, sudore e così via.
In molte applicazioni, fra l’altro, la possibilità di ricaricare una
batteria senza dover usare cavi, inserire connettori o dover
porre attenzione a polarità o a contatti accidentali fra gli elet-
trodi fa sì che sempre di più si tenda a preferire la ricarica
senza fili, e quindi di tipo induttivo.
Una serie di circuiti specifici
È
ovvio però che per poter effettuare una ricarica wireless
occorrono circuiti in grado di generare campi elettrici al-
ternati di frequenza opportuna per la sezione trasmittente,
e circuiti riceventi in grado di effettuare la corretta ricari-
Paolo De Vittor
Le tecniche di ricarica contactless si stanno
rapidamente imponendo non solo nel settore dei
dispositivi portatili, ma anche nelle applicazioni di
potenza come ad esempio le auto elettriche
Fig. 1 – Le card RFID ad accesso contactless trovano una miriade di appli-
cazioni, fra cui proprio gli skipass