無線充電器技術和解決方案

　　Ping

　　在Ping階段，功率發(fā)射器應執(zhí)行數(shù)字Ping。它檢查潛在功率接收器是否為功率接收器或功率接收器是否需要功率傳輸。因此功率發(fā)射器為主線圈供電時間最長達65ms。功率接收器必須在此時間內通過負載調制回應。完成此操作后，系統(tǒng)將進入下一階段，即標識和配置階段。如果未完成，系統(tǒng)應返回上一階段，即選擇階段。

　　標識和配置

　　在標識和配置階段，功率發(fā)射器應能識別功率接收器，而功率接收器應傳輸配置信息，如功率接收器的基本設備標識符、功率接收器應提供給其整流器輸出、功率發(fā)射器的最大功率量。功率發(fā)射器接收此信息并調節(jié)工作點，然后進入功率傳輸階段。如果功率發(fā)射器因任何原因無法從功率接收器正確接收識別和配置信息，如功率接收器無法發(fā)送數(shù)據(jù)包或功率發(fā)射器無法解調正確信息，功率發(fā)射器應返回上一階段，即選擇階段。

　　功率傳輸

　　在功率傳輸階段，功率發(fā)射器將向功率接收器提供持續(xù)功率，并響應從功率接收器接收的控制數(shù)據(jù)，調節(jié)功率傳輸工作點。在功率傳輸階段，功率發(fā)射器應監(jiān)控功率傳輸參數(shù)。如果任何參數(shù)超出限制，將中止功率傳輸并返回選擇階段。最后，從功率接收器接收了終止傳輸數(shù)據(jù)包時，功率發(fā)射器將終止功率傳輸。例如，當電池滿電時，功率接收器無需再對電池充電。它應將終止功率傳輸數(shù)據(jù)包信息發(fā)送至功率發(fā)射器，以終止功率傳輸。然后，系統(tǒng)將返回選擇階段。它將保持在前三個階段，直到功率發(fā)射器上放置新的功率接收器或更改了配置信息。

　　分立式無線充電器解決方案

　　我們可以輕松設計一個具有一些分立式設備的無線充電器系統(tǒng)，其與以上所示的Qi標準兼容。圖9顯示其中一個無線充電器分立式解決方案。

　　在發(fā)射器端，微控制器單元(MCU)用于控制發(fā)射器的整個功能。MCU生成脈寬調制(PWM)波以驅動柵極驅動器。PWM的頻率和占空比由MCU控制。MCU根據(jù)從接收器接收的錯誤控制數(shù)據(jù)包控制這兩個參數(shù)。FAN73932為半橋柵極驅動器，它將接收的矩形波轉換為兩個非重疊信號，以驅動低端和高端MOSFET。DC至AC功能由此設備和兩個N-MOSFET實現(xiàn)。發(fā)射器線圈由AC波驅動。串聯(lián)電容用于與發(fā)射器線圈形成一個串聯(lián)諧振電路，以實現(xiàn)更好的功率傳輸性能。功率可以此方式傳輸。FAN8303為DC-DC轉換器，為MCU電源提供5V電壓。另一部分為通信部分。電容用于從線圈獲取電壓，并將此電壓發(fā)送至MCU ADC以獲取通信信息。我們也可使用感測電阻和電壓放大器來檢查發(fā)射器線圈的電流變化。

　　在接收器端，也采用MCU來控制接收器的所有操作。具有接收器線圈的串聯(lián)諧振電路由電容構成。當接收器線圈放在發(fā)射器線圈上時，我們可在此串聯(lián)諧振電路的末端獲得AC電壓。AC至DC功能由具有兩個N-MOSFET和兩個二極管的全橋整流器實現(xiàn)。DC電壓在此電路輸出端獲取。該電壓可通過調節(jié)器電容使其穩(wěn)定。此電壓通過DC-DC轉換器(FAN8303)傳輸，在FAN8303設備的輸出端獲取穩(wěn)定的5V，用于MCU電源。MCU上電時，它控制兩個MOSFET，以便與發(fā)射器通信。整個無線系統(tǒng)采用此方式配置。MCU將在完成正確配置后打開輸出開關。輸出電壓也可用于對便攜設備充電。充電電流和輸出電壓由MCU監(jiān)控，以了解何時需要終止充電。

　　在軟件方面，圖10顯示無線充電器發(fā)射器和接收器的簡要流程圖。

　　通過此類無線充電器系統(tǒng)，系統(tǒng)可獲取5W充電電源，效率約為69%。