電磁感應式無線充電核心技術(一):諧振控制

在本文中將探討目前在電磁感應式無線充電系統(tǒng)中三大核心技術：諧振控制、高效能功率傳輸以及數據傳輸，以及它們面臨的難題與現有的解決方法。

　　諧振控制

　　現今量產的IC制程已經進步到納米層級，但量產電容、電感組件的規(guī)格卻很難作到誤差在百分之一以下，而在電磁感應式電力系統(tǒng)中的系利用兩個線圈感應，而線圈即為電感，在線圈上需要搭配電容作為諧振匹配，這樣的構造即同LC振蕩裝置，較為不同的是在這系統(tǒng)中的目的是為了要在線圈上傳輸功率，為了提高效率需要在電容、電感選用低阻抗零件使質量因子Q提高，在這樣的設計下其諧振曲線的斜率變的非常的大，在量產中系統(tǒng)設計頻率與電容、電感搭配變的非常困難，因為先前提到電容、電感存在相當的誤差，在量產中這樣的誤差若是沒有在系統(tǒng)中加入諧振控制修正誤差因素，則成品良率難以控制。在電容、電感誤差下會搭配出偏移原設計諧振點組合，導致發(fā)射功率與設計預定值有所偏差。參考圖(一)所示，在電磁感應電力系統(tǒng)中發(fā)設端的線圈上訊號振幅大小即為輸出功率的大小，在這個示意圖中表示一組線圈與電容組合的諧振曲線;在曲線上橫軸為操作的頻率，在不同的工作頻率下于線圈上有不同大小的振幅輸出，而最大振幅的諧振電將出現在頻率F=1/(2π√(LC))之上，在設計上并不會將系統(tǒng)設定在最高功率輸出的諧振點上，而是會工作在比諧振點高一些的頻率使輸出功率維持在適當值，在系統(tǒng)中我們通常稱這個頻率為中心工作頻率。在感應供電過程中可能會需要加大或降低輸出功率，這時只要調整工作頻率就可以完成。如圖(一) 所示，在需要加功率時需要降低些頻率使其靠近諧振點，用以提高輸出功率，反之要降低輸出功率只要提高頻率即可完成，在此將這個方式定義為變頻式功率調整。

　　圖(一)變頻式功率調整

　　另外一個改變輸出功率的方式為改變發(fā)射端上的驅動電壓，參考圖(二)所示，在同一線圈與電容的諧振組合中，當于驅動發(fā)射線圈上的開關電壓大小即直接改變的輸出功率的大小，在此將這個方式定義為變壓式功率調整。

　　圖(二)變壓式功率調整

　　先前有提到在量產中線圈與電容存在的誤差需要被修正，修正的目的在于每一組生產出來的產品需要有一致的功率輸出設定。參考圖(三)所示，這是典型量產中產品的諧振曲線，有諧振點偏高與偏高的產品;在變頻式的系統(tǒng)中，為了要始輸充功率都合乎預期設定，當諧振點偏高(電容或電感值偏小)的組合中即提高中心工作頻率使輸出功率與設計目標相同，反之諧振點偏低時就反向操作，如圖(三)中所示，變頻系統(tǒng)擁有寬裕的修正容許空間。