无线充电器技术及低成本设计方案

作者：时间：2015-04-11来源：网络收藏

　　A.选择

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/272379.htm

　　在此阶段中，电力发射机检测其表面物体的放置或移除情况。电力发射机可通过多种方法实现这个功能。如果电力发射机侦测到一个或多个物体，它将尝试定位这些物体并区分潜在的电力接收机和异物。在一些情况下，电力发射机应尝试选择一个原电池和一个电力接收机，用于电力传输。如果电力发射机选择一个原电池和一个电力接收机，它应进入ping测试阶段。另一方面，如果电力发射机无法识别潜在的电力接收机或逾时，它将进入操作的待命模式。

　　B. Ping测试

　　在ping测试阶段，电力发射机应执行一次数字讯号ping测试，检查潜在的电力接收机是否为电力接收机或该接收机是否需要电力传输。因此，电力发射机在65ms的最大时期内在初级线圈提供电力。电力接收机必须在该时间内通过负载调变的方式进行回复。完成ping测试阶段后，系统将进入下一阶段，即识别和组态阶段。如果没有完成ping测试阶段，系统将返回前一阶段，即：选择阶段。

　　C.识别和组态

　　在识别和组态阶段中，电力发射机将识别电力接收机，且电力接收机将传输组态信息，如电力接收机的基本装置标识符、电力接收机期望提供到整流器输出端的最大功率量以及提供到电力发射机的最大功率量。电力发射机接收此信息，并调整工作点，然后进入电力传输阶段。如果电力发射机不能从电力接收机处正确接收识别和组态信息，无论何种原因，如电力接收机可能没有发送数据报或电力发射机可能没有解调所需信息，电力发射机都将返回到前一阶段，即：选择阶段。

　　D.电力传输

　　在电力传输阶段，电力发射机将向电力接收机提供连续电力，并调整电力传输工作点，以响应从电力接收机收到的控制数据。在电力传输阶段，电力发射机应监测电力传输参数。如果任何参数超出限定值，它将中断电力传输并返回到选择阶段。最后，电力发射机从电力接收机处收到结束传输包时将结束电力传输。例如，当电池充满时，电力接收机不需要再对电池充电。此时，它应发送结束电力传输包信息到电力发射机，以结束电力传输。然后，系统将返回到选择阶段。系统将保持在前三个阶段，直到新的电力接收机放置于电力发射机上或组态信息变更。

　　分立式无线充电器解决方案

　　我们可以使用一些分立式装置轻松设计出符合上述Qi标准的无线充电器系统。图9显示了无线充电器分立式解决方案之一。

　　图9.分立式无线充电器解决方案。

　　在发射机侧，微控制器单元(MCU)用于控制整个发射机的功能。该MCU产生一个脉宽调变(PWM)波来驱动闸极驱动器。PWM的频率和占空比由MCU控制。MCU根据从接收机收到的错误控制包控制这两个参数。FAN73932是一款半桥闸极驱动器，它把收到的矩形波转换成两个非重迭讯号，以驱动低端和高端MOSFET产品。直流-交流功能通过该装置和两个N信道MOSFET产品实现。发射线圈由交流波驱动。串联电容用于形成一个带有发射线圈的串联谐振电路，以实现更好的电力传输性能。可通过这种方式传输电力。FAN8303是一个为MCU电源提供5V电压的直流-直流转换器。其他部分用于通讯。电容用于捕捉来自线圈的电压，并将该电压送到MCU ADC，以获取通讯信息。我们也可使用一个感应电阻和一个电压放大器，以检查发射线圈的电流变化。

　　在接收机侧，也使用一个MCU来控制接收机的所有动作。带有接收线圈的串联谐振电路由一个电容形成。当接收线圈位于发射线圈上时，可以在该串联谐振电路末端获得交流电压。交流-直流功能通过具有两个N信道MOSFET产品和两个二极管的全桥整流器实现。直流电压在该电路输出端实现。该电压可通过稳压电容实现稳定。此电压通过直流-直流转换器(FAN8303)实现转换，并在FAN8303装置的输出端可获得用于MCU电源的5V稳定电压。当MCU上电时，它控制两个MOSFET产品与发射机进行通讯。整个无线系统通过这种方式进行组态。完成正确组态后，MCU将打开输出开关。输出电压也可用于为便携设备充电。充电电流和输出电压由MCU监测，以获知何时需要结束充电。

　　在软件方面，图10显示了无线充电器发射机和接收机的简要流程图。