無(wú)線充電IC可提供基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案身打扮

無(wú)線技術(shù)可以為在缺乏用于設(shè)計(jì)或美學(xué)原因充電端口身打扮充電電池提供一種方便的方法。在過(guò)去，以所要求的定制RF設(shè)計(jì)和電磁感應(yīng)理論專家知識(shí)無(wú)線充電的方法的優(yōu)勢(shì)。然而，今天，設(shè)計(jì)人員可以利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)件的制造商，包括飛思卡爾半導(dǎo)體，TDK，德州儀器，東芝，等等實(shí)現(xiàn)了低功耗設(shè)計(jì)，可穿戴式無(wú)線感應(yīng)充電。無(wú)線供電的歷史可追溯至19世紀(jì)初，當(dāng)邁克爾·法拉第描述磁場(chǎng)如何導(dǎo)致電磁力的導(dǎo)體。由該同一世紀(jì)末，特斯拉已經(jīng)變成感應(yīng)的法拉第定律付諸實(shí)踐，展示了如何使用諧振感應(yīng)耦合到在他在紐約市實(shí)驗(yàn)室無(wú)線點(diǎn)亮電燈。今天，電磁感應(yīng)原理早已電源產(chǎn)品等不同的RFID標(biāo)簽，接觸式智能卡和廚房范圍和以此為基礎(chǔ)的無(wú)線充電器牙刷，智能手機(jī)和新興類身打扮包括蘋(píng)果觀看。事實(shí)上，無(wú)線充電提供了身打扮，其中一個(gè)充電接口是不方便，過(guò)于笨重，或者簡(jiǎn)直太不雅觀一個(gè)有吸引力的解決方案。此外，通過(guò)消除一個(gè)有線充電端口，可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可以通過(guò)消除污染和水損壞該公共源增強(qiáng)整體產(chǎn)品的可靠性。代替充電端口，這些設(shè)備可以使用安全地埋只是可穿戴產(chǎn)品的表面下方的功率接收線圈。在電動(dòng)感應(yīng)，向一個(gè)線圈的電流的應(yīng)用程序創(chuàng)建的磁場(chǎng)誘導(dǎo)的第二線圈置于適當(dāng)靠近它的電流。實(shí)際上，兩個(gè)線圈之間的對(duì)準(zhǔn)和距離是實(shí)現(xiàn)高效率的關(guān)鍵。在消費(fèi)者應(yīng)用中，需要精確的定位無(wú)線充電實(shí)現(xiàn)通常提供指南，以幫助用戶移動(dòng)單元正確地對(duì)準(zhǔn)到基礎(chǔ)單元上的所需位置。與此相反，所謂的自由定位無(wú)線充電器通常使用內(nèi)置到基站的多個(gè)線圈和從遠(yuǎn)程單元響應(yīng)反饋激勵(lì)適當(dāng)?shù)木€圈。

通訊通道

通信中都起到guided-和自由定位的無(wú)線充電系統(tǒng)的關(guān)鍵作用。期間發(fā)射機(jī)操作中，接收器通過(guò)調(diào)制在接收天線的負(fù)載發(fā)送數(shù)據(jù)分組回發(fā)射機(jī)。反過(guò)來(lái)，發(fā)射機(jī)解調(diào)反射負(fù)載重構(gòu)所述數(shù)據(jù)分組(圖1)。

圖1：典型的無(wú)線充電系統(tǒng)包括使用電磁耦合原理的電力傳輸和通信的功率發(fā)射基站和受電接收器。 (飛思卡爾半導(dǎo)體提供)這兩種類型的無(wú)線充電系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)從接收器來(lái)管理發(fā)射功率。在操作過(guò)程中，發(fā)射器單元響應(yīng)來(lái)自接收機(jī)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，以增加或根據(jù)需要發(fā)射器線圈降低功率。免費(fèi)定位系統(tǒng)使用相同的通用方法來(lái)選擇線圈的最佳位置相對(duì)偏遠(yuǎn)的。設(shè)計(jì)人員可以使用該通信通道不僅用于控制信號(hào)，也給應(yīng)用數(shù)據(jù)發(fā)送回發(fā)射機(jī)。雖然帶寬信息是有限的，它可以是足夠用于例如設(shè)備認(rèn)證，設(shè)備狀態(tài)，并通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)備收集的傳感器數(shù)據(jù)的通信。的功能，包括功率調(diào)節(jié)，控制和通信的組合翻譯成電路設(shè)計(jì)復(fù)雜電源和控制邏輯的要求(圖2)。對(duì)于設(shè)計(jì)人員，但是，半導(dǎo)體制造商提供了一些解決這些需求和更多的解決方案。

圖2：無(wú)線充電系統(tǒng)可以快速增大，復(fù)雜性，以滿足對(duì)能源傳輸?shù)膬?yōu)化和通信多樣化的要求。 (德州儀器提供)

標(biāo)準(zhǔn)解決方案

對(duì)于無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成的現(xiàn)成解決方案的出現(xiàn)建立在日益接受的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，指定用于無(wú)線充電協(xié)議的基礎(chǔ)要求。為了便于用戶的移動(dòng)設(shè)備和不同供應(yīng)商的基站之間的互聯(lián)互通，標(biāo)準(zhǔn)接口，但建立在兩個(gè)無(wú)線充電技術(shù)之一 - 感應(yīng)式充電和共振充電。感應(yīng)式充電需要發(fā)射器和接收器之間的密切協(xié)調(diào)，但通常提供更高的效率比諧振充電。另一方面，共振充電允許對(duì)準(zhǔn)和發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離有更大的自由，同時(shí)提供所述多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電能力。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織，包括無(wú)線充電聯(lián)盟(WPC)，權(quán)力事項(xiàng)聯(lián)盟(PMA)，而聯(lián)盟的無(wú)線電源(A4WP)在合作的初期階段就創(chuàng)造互利互操作能力。原來(lái)側(cè)重于大消費(fèi)類應(yīng)用而設(shè)計(jì)，這些標(biāo)準(zhǔn)的方法仍然可以作為對(duì)身打扮無(wú)線充電解決方案的基礎(chǔ)。例如，雖然標(biāo)準(zhǔn)如WPC的齊通常使用較大A11 50個(gè)毫米發(fā)射器線圈，設(shè)計(jì)者可以得到具有更小的線圈，提供低電阻，以避免大的功率損耗良好的性能。例如，對(duì)于它的直徑為30毫米，TDK的WR303050設(shè)有0.41Ω的直流電阻，將提供一個(gè)外形和功率傳輸級(jí)更符合許多身打扮。用于無(wú)線充電的功率控制，例如東芝TB6865FG和TB6860WBG設(shè)備提供基于標(biāo)準(zhǔn)的能力，在容易得到的部件的全長(zhǎng)互補(bǔ)。與其他人在這個(gè)類中，東芝芯片集成了廣泛的需要簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)能力，只需要很少的外部元件，支持WPC齊兼容的無(wú)線充電系統(tǒng)(圖3)。

圖3：設(shè)備，如東芝TB6865FG發(fā)射器和接收器TB6860WBG整合了全面的要求，簡(jiǎn)化實(shí)施基于標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電系統(tǒng)的功能。 (東芝提供)的TB6860WBG接收器結(jié)合了調(diào)制和控制電路與整流電源頭，內(nèi)置高性能的DC-DC轉(zhuǎn)換器，可配置的鋰離子電池充電器電路和保護(hù)功能。其TB6865FG功率發(fā)射機(jī)集成了一個(gè)MCU和廣泛的模擬功能，包括PWM電路，切換控制，板上濾波器，和預(yù)驅(qū)動(dòng)器電路。該TB6865FG可以控制兩套獨(dú)立線圈，使用戶能夠在兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備同時(shí)充電。飛思卡爾半導(dǎo)體公司建立自己的MWCT1000和周?chē)?2位56800EX內(nèi)核MWCT1101琦基發(fā)射器。旨在提供兩種功能的MCU和DSP處理能力，處理器內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了全面的功能，而在主動(dòng)模式下消耗電流小于30 mA。該器件僅需要30毫瓦待機(jī)功率，同時(shí)保持以感測(cè)一個(gè)接收器的附近放置的能力。在電力傳輸，飛思卡爾器件可以超過(guò)75%的效率。隨著MWCT1000和MWCT1101，飛思卡爾提供了MWCT1001A和MWCT1003A針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用。德州儀器(TI)提供了一些在其BQ50xxx變送器系列及其BQ51xxx接收器系列器件。雖然BQ51221支持WPC和PMA標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)在TI接收機(jī)系列器件設(shè)計(jì)用于支持WPC齊兼容的設(shè)計(jì)。其中齊目標(biāo)設(shè)備，TI的系列包括5 W的接收器具有穩(wěn)定的輸出電平為5 V(BQ51013A和BQ51013B)，7 V(BQ51010B)，和8 V(BQ51020和BQ51021)。提供電源管理身打扮一個(gè)全面的方法 - 該系列包括BQ51050B(4.2伏輸出)和BQ51051B(4.35 V)集成了鋰離子充電器的其他成員。專為低功耗應(yīng)用，TI的BQ51003是2.5瓦接收器非常適用于可穿戴式設(shè)計(jì)。通過(guò)結(jié)合了低功耗線性充電器，如TI BQ25100的BQ51003，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)現(xiàn)完整的無(wú)線充電接收集成了鋰離子充電管理子系統(tǒng)。對(duì)于鋰離子電池充電，BQ25100實(shí)現(xiàn)快速充電電流低至10 mA或高達(dá)250毫安以及精確的充電終止下降到1 mA到支持小型鋰離子電池的硬幣精確控制。在發(fā)送端，德州儀器BQ500211A和BQ500212A提供全套齊兼容的功能，包括持續(xù)監(jiān)控正在進(jìn)行的動(dòng)力傳遞的效率，以提供國(guó)外物體檢測(cè)(FOD)和寄生金屬物體的能力檢測(cè)(PMOD)。除了提供FOD和PMOD，所述BQ500410支持內(nèi)建具有三位線圈發(fā)射器陣列的自由定位設(shè)計(jì)。對(duì)于低功率發(fā)射器的設(shè)計(jì)中，BQ500210工作在電源電流低至8毫安。

結(jié)論

對(duì)于身打扮，無(wú)線充電技術(shù)解決了對(duì)一個(gè)緊湊的解決方案，消除了一個(gè)有線電源端口的尺寸和可靠性問(wèn)題。在過(guò)去，無(wú)線功率的方法所需電磁理論和射頻設(shè)計(jì)技術(shù)的專家知識(shí)。使用過(guò)的，現(xiàn)成的芯片，現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員可以輕松地添加無(wú)線充電能力，即使是最小的耐磨。