解析電磁感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)的三大核心技術(shù)

　　前段所提當(dāng)功率加大后因為受電端上的訊號調(diào)制用負(fù)載電阻需要吸收較大的電流會產(chǎn)生功率損耗問題所以較為不可行，且為了反饋訊號容易被辯識需要有較大的反饋量使線圈上有較大的調(diào)制深度，這個設(shè)計下需將使接收端上的負(fù)載電阻設(shè)定較低的阻抗用來吸收更多的能量產(chǎn)生反饋，在這個循環(huán)下要提升感應(yīng)式電源供應(yīng)器之可用功率將遇到瓶頸。所以有廠商提出另一個電容式訊號調(diào)制方法。由香港ConvenientPower HK Ltd申請之美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER(用于無線電力中的數(shù)據(jù)調(diào)制與解調(diào)方法)，參考圖(九)說明其內(nèi)容所提的在先前設(shè)計在受電端產(chǎn)生調(diào)制反饋能量的負(fù)載電阻改成電容，其因為采用電容調(diào)制時會在供電端發(fā)射線圈上產(chǎn)生電流與電壓相位差變化，所以可以利用分析此變化來進行譯碼;這樣的設(shè)計可以不需要產(chǎn)生很大的調(diào)制深度即可達到反饋數(shù)據(jù)的目的，所以即使在較長的調(diào)制期間并不會消耗過多的能量。這個技術(shù)中需要在供電端上取出三個值進行分析：1.為供電線圈上的交流電壓值2.為供電線圈上的交流電流值3.為驅(qū)動供電線圈的電源電流，其中電流值需要將供電線圈到接地端串連一個電感，量測電感兩端的電壓值來測定電流，而這三個數(shù)值的變化量都很微小，所以從供電線圈取回訊號后需要透過多重的放大電路進行解析，這部份也造成電路成本的提高，參考圖(十)、(十一)中可以看到這兩種訊號調(diào)制的方法所造成供電線圈上所發(fā)生的訊號變化。

　　圖(九)美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER內(nèi)容

　　圖(十)ti規(guī)格書說明電組式訊號調(diào)制電路

　　圖(十一)ti規(guī)格書說明電容式訊號調(diào)制電路

　　前段所提到的技術(shù)中，在WPC qi規(guī)格中所定義為調(diào)制期間訊號與非調(diào)制期間訊號在供電線圈上產(chǎn)生的高低差需要大于電流差15m A、電壓差200m V ，相較于送電期間在供電線圈上的主載波電壓約在50V~100V之間，這個電壓變化量相當(dāng)小，也就是透過放大電路將微小的變化量當(dāng)作反饋訊號處理。在實際應(yīng)用時會發(fā)現(xiàn)，造成供電線圈上振幅與電流變化的原因不只是來自受電端的反饋訊號，另外在受電端輸出的負(fù)載上產(chǎn)生變化時也會產(chǎn)生供電線圈上的電壓與電流變化，而先前技術(shù)所運的的是縮小反饋深度使調(diào)制訊號造成的功率損耗降低，在實際應(yīng)用上受電裝置大多不是穩(wěn)定的負(fù)載，市面的手持裝置在充電時會有快速的電流汲取變動，而這樣的變動下會使供電線圈上的電壓與電流產(chǎn)生跳動，經(jīng)過電路放大訊號后會變成數(shù)據(jù)碼中的噪聲，而這樣的噪聲會使訊號傳送失效。參考圖(十二)qi系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送波型組圖，這是取ti供電端bq500110EVM-688 Evaluation Module與受電端bq51013EVM-725 Evaluation Module量測到的波型，而這個套件是符合qi兼容性規(guī)范的產(chǎn)品，量測電RX反饋發(fā)送為bq51013EVM-725上訊號調(diào)制電容上的波型，當(dāng)在調(diào)制期間會將電容接地使吸收能量使訊號變小，此時產(chǎn)生了反饋到供電線圈上，使TX發(fā)射線圈產(chǎn)生高低起伏。而COMM1與COMM2分別為透過OPA放大電路所解析出的電壓與電流變化結(jié)果，轉(zhuǎn)成數(shù)字訊號交由微處理器判讀。傳送數(shù)據(jù)的方式就是周期性的連續(xù)產(chǎn)生調(diào)制反饋，組合成數(shù)據(jù)框再經(jīng)由微處理器判讀數(shù)據(jù)內(nèi)容，而傳送的過程中若有遺失部份訊號就會使整個數(shù)據(jù)框失效。由波型圖中可以看出這樣的調(diào)制訊號會依負(fù)載的狀況而變動，且在通訊中數(shù)據(jù)框需要一段長度才能送完，而在這個期間內(nèi)發(fā)生的負(fù)載變動都會使數(shù)據(jù)傳送失敗，而在系統(tǒng)中供電端需要靠來自受電端的數(shù)據(jù)碼確認(rèn)裝置存在才會持續(xù)送電，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送機制失效時將會造成電力中斷。

　　圖(十二)qi系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送波型圖1

　　圖(十二)qi系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送波型圖2

　　圖(十二)qi系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送波型圖3

　　圖(十二)qi系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送波型圖4

　　前述的資料傳送方法中，電阻反饋式利用較強的反饋訊號可以使訊號容易被辨識但會損耗較多的功率;電容反饋式利用細(xì)微的反饋變化損耗較少的功率卻容易受到噪聲干擾。這兩個方式在提高傳送供率的應(yīng)用有所困難，另外有廠商Fu Da Tong Technology Co.， Ltd申請之美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER(高功率感應(yīng)式電源供應(yīng)器中數(shù)據(jù)傳輸之方法)，參考圖(十三)，其技術(shù)主要是將調(diào)制訊號的格式設(shè)計成非對稱的數(shù)據(jù)傳送，將調(diào)制反饋也就是消耗功率的時間縮短，利用較深的反饋訊號與噪聲排除的軟件控制方法可以在高功率系統(tǒng)中穩(wěn)定的傳送數(shù)據(jù)訊號，且在供電端的訊號解析部份不需要放大電路，可以降低生產(chǎn)成本。

　　圖(十三)美國專利公開號20110278949 HIGH-POWER INDUCTION-TYPE POWER SUPPLY SYSTEM AND ITS DATA TRANSMISSION METHOD內(nèi)容1

　　圖(十三)美國專利公開號20110278949 HIGH-POWER INDUCTION-TYPE POWER SUPPLY SYSTEM AND ITS DATA TRANSMISSION METHOD內(nèi)容2