線圈磁材的選用將決定中高功率無線充電系統的良窳。由於低功率無線充電系統的表面溫升不明顯,因此不管選用何種磁材,其磁導率、電阻率等物理特性表現並不突出;不過,設計中高功率無線充電線圈時,就須考量到系統溫度對於線圈磁材特性的影響,以及每種磁材所適用的頻段為何,因為這將大幅影響無線充電系統效率。
高創科技行銷部副理王世偉表示,無線充電線圈材料的選擇,決定了該系統的充電效率,尤其在設計中高功率無線充電產品時,磁材及線材的選用上更須多方考量。
一般而言,無線充電線圈組成可粗分為四大部分,分別為由鋁(Aluminum)所組成的散熱材、鐵氧體類(Ferrite)的磁性元件、保護膜(PET)以及線材(Coil);在選擇線材時,須考慮到各種材料的厚度、阻抗、繞製精度;磁性元件的選擇則須考量磁導率、磁材飽和特性、電阻率及適用頻段等因素,這些都會影響到無線充電電力傳輸系統的效率表現。
王世偉解釋,目前常見的磁材約可分為錳鋅(MnZn)及鎳鋅(NiZn)兩類,前者相對磁導率高、相對電阻率低,後者則是相反;基於這些特性,各種磁材所適用的頻段也不盡相同。如當同樣的線圈放在相對磁導率較高的磁材上,其產生的感值會較大,因此若想要降低銅損耗,即可選用錳鋅;然錳鋅電阻率低,可能讓線圈在充磁的過程中,也就是產生磁力線的同時,造成更多的渦電流損失。
不過,事實上,在低功率的無線充電系統設計上,錳鋅跟鎳鋅的相對磁導率及電阻率其實相差無幾,除非在系統長時間連續運作下,導致系統溫度明顯上升,才會產生些極些微的差距;因此,低功率的無線充電線圈設計對於磁材的選用並不若選擇線材般斤斤計較。
但若是15瓦以上的無線充電系統,磁材表面溫度上升幅度會更為明顯,這會讓磁材的電阻率、磁導率等物理特性更為突出,因此在磁材的選擇上就須考量到溫度對於磁材物理特性的影響。有鑑於此,王世偉表示,在設計中高功率無線充電線圈時,應該要選擇導磁性低,但是電阻率較高的磁材;如只要選用阻抗起始點高於1MHz的磁材,中高功率無線充電系統產生的高頻雜訊即能輕易被消滅,讓中高功率無線充電系統效率再提升。