導入高效能控制演算法　MI無線充電提升傳輸功率

無線充電電源傳輸功率正逐漸提升。隨著晶片控制演算法逐漸成熟，無線充電技術正大步邁向中功率應用，未來支援中功率無線充電技術的終端產(chǎn)品充電速率可望快速攀升，且使用者的操作環(huán)境也將更為便利。

　　無線充電產(chǎn)品已在市面上流通一段時間，其大多是低于5瓦的手持產(chǎn)品之充電應用，而這樣的產(chǎn)品并沒有將磁感應（MI）無線充電的好處發(fā)揮到最大。無線充電的好處并非只有在手持裝置充電前后省去插拔電源接頭，在很多應用上電源插頭（即導體接點）會有其他的問題產(chǎn)生，例如高濕度造成接點腐蝕、易然氣體環(huán)境于接點通電火花造成危險、在振動或運動物體無法精確連接場合等，都是無線充電應用可發(fā)揮好處的應用。

　　提高傳送功率　無線充電市場更遼闊

　　目前5瓦的充電能量應用范圍有限，許多應用其消耗電力較高，所以充電能量不足，會使裝置無法蓄滿電力，并且需要更長的充電時間。有鑒于此，提高無線充電功率是此一技術下一步發(fā)展的重要方向，且較無線充電要朝更長的傳輸距離來得更為實用。

　　無線充電的主要特性就是沒有傳送電力的導體接點，透過電磁能量穿過非導體將電力傳送到另一端。目前很多研究都試圖透過磁共振技術將傳送距離提高，并且能一對多個裝置充電，但仍有技術瓶頸須克服。例如電磁能量從發(fā)射源送出后，若沒有限制其在一個有限空間內(nèi)，則會造成很大的電磁干擾問題。到目前為止，尚未看到有可以解決磁共振相關問題的技術公開，在業(yè)界也看到原本研究磁共振技術的廠商開始與電磁感應技術的陣營結盟，顯見磁共振技術確實尚未成熟。

　　毫無疑問，現(xiàn)階段電磁感應還是主流技術，而在這個技術下傳送距離有限的瓶頸也無法突破，但電磁感應并沒有失去無線充電最初的立意，即去除掉導體接點，在實際應用中可解決各種環(huán)境下充電不便的困擾。此外，近距離的感應電力傳送也帶來額外的好處，就是電磁能量會被限制在很小的區(qū)間內(nèi)，因此提高能量并不會有電磁干擾的問題，所以電磁感應無線充電系統(tǒng)提高功率使應用層面更廣為其必然方向。

　　左右無線充電系統(tǒng)效率　控制演算法角色吃重

　　無線充電提高傳送功率的技術問題為效率與安全，解決的方法為軟體演算所主導的控制方法。大多初投入無線充電的開發(fā)工程人員會一直拘泥于硬體電路探討，硬體電路為系統(tǒng)的基本架構，且要提高效率也是需要高性能元件互相搭配，但真正困難的是控制整個系統(tǒng)運作的軟體演算法。軟體肩負功率輸出控制優(yōu)化提升效率，且也須要監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，以確保無線充電系統(tǒng)能安全運作。

　　事實上，軟體也是無線充電主控IC廠商投入最多資源的部分。首先開發(fā)人員須了解軟體控制要怎么影響無線充電系統(tǒng)的效率；無線充電供電端本身為一個可改變輸出功率大小的平臺，受電裝置接收能量后，可轉換充電或直接供電用，由于發(fā)送器（Tx）與接收器（Rx）沒有實體連接，且相對位置并無固定，所以Tx輸出功率大小到Rx所接收的功率大小并無法預期，所以須要透過控制系統(tǒng)使Rx接收到的功率為一穩(wěn)定值。

　　至于實作的方式，為Rx在Tx發(fā)送的能量載波上直接透過負載調制反饋，并將Rx上的功率資訊回傳至Tx，讓Tx收到該資訊后，進行功率大小調整使Rx接收能量為一穩(wěn)定值。由于這個方式是在Tx能量載波上進行資料傳送，其無線充電系統(tǒng)目前實用頻率約為125kHz上下，在這樣的載波頻率下資料傳送速率難以提升，讓Tx上的功率輸出調整趕不上Rx上的負載變化，使Rx輸出不穩(wěn)定，此問題常見解法為Tx保持較高的輸出功率，Rx收到能量后，由于功率偏高，其整流后的電壓也就較為偏高。為了穩(wěn)定輸出，在Rx整流器后端都會配置降壓穩(wěn)壓器，使最后輸出電壓為穩(wěn)定值。

　　透過上述部分，工程師就可了解在Rx上整流器后與降壓器前的電壓控制很重要，此點電壓過高在降壓器上會形成很大的壓差，并造成效率差與元件發(fā)熱，反之此點電壓過低會在當負載加大時，電壓急下降造成輸出不足的狀況，此部分就是控制軟體影響效率重要的關鍵。

　　簡單來說，軟體就是要調整設定Tx端的功率，使Rx端收到的功率為穩(wěn)定值，在Rx端中降壓器前端的電壓可控制在效率最佳狀態(tài)，此一運作非常復雜。