簡單而又先進的無線電源充電設計

時間：2024-07-25 01:06:23 電子技術我要投稿

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簡單而又先進的無線電源充電設計

　　多少手機，音樂播放器和其他便攜式設備已經我們拋出，因為片狀電源連接器扔進垃圾桶?似乎需要充電我們的設備使得它使得最終的電源連接器將要強調的地步有間歇性連接或開路。考慮到維修費用，但不支付修復它(和好運氣找到有人愿意來處理修復)。答案之一勢頭是完全避開連接器支持無線充電。

　　雖然新奇首先，無線充電已經發展到這種地步知名廠商推出件和/或可以很容易地集成到您設計的整個解決方案。不再是有沒有必要手風定制線圈墊或由無數手工捏造任務的限制。

　　本文將探討提供現成的無線充電技術以及零部件和解決方案的狀態。這些資源使得它更快，更容易的無線充電添加到您的設計，無需昂貴的重復和手工制造步驟。

　　這是一個變壓器

　　基本上，無線電力傳輸旁邊是一個線圈，或者換言之，變壓器的線圈。在這種情況下，變壓器是空氣耦合，而不是纏繞在一個共同的鐵氧體磁芯。在所有的情況下，為一邊振蕩，其場向外輻射，直到它切片通過另一個線圈中恢復電源在交流形式。

　　PCB跡線可以用作在一些情況下的線圈。與變壓器，電壓和電流比在PCB走線靠輪流初級和次級線圈的數目。其結果是，大小和跡密度可能限制變為可能在PCB和電??流的跟蹤可以攜帶的最大數量的數量。這使得真正的繞線圈更為可取和有效的。

　　作為電感器，這些變壓器線圈將表現出諧振頻率，而理想的是能夠選擇和微調要使用用于充電的頻率。每個主頻率會產生諧波，可能潛在地與其他RF鏈路干擾。根據您的設??計，選擇諧波頻率的能力可能有助于改善接收其他頻段的信號質量。在某些情況下，掃掠頻率用于分發任何噪聲或干擾周圍的帶。此外，接收器部分通常調諧到相同的頻率為最大的功率傳輸。

　　盡管我們可以自由的基本設計我們自己的簡單的電感耦合(或電磁耦合)的充電環節，幾個相互競爭的準標準已經出現了地址的設計問題，并試圖引起別人的注意。電源事項聯盟(PMA)提供了一個標準，一些生產商和零售商都接受。星巴克，例如，宣布將配售PMA充電器在其8000店，并且已經在Android 手機制造商京瓷支持。 PMA是吸收A4WP的功能，其Rezence是基于磁共振的原理的無線功率轉移技術和規范。然而，迄今為止最被廣泛接受的無線充電技術源于無線充電聯盟及其Qi標準。

　　多種選擇線圈和芯片

　　不管底層的發射和接收電路，無線充電需要線圈和組件制造商，如ABRACON，TDK，Vishay的戴爾和伍爾特，提供了廣闊的選擇的無線充電線圈(薯條)，該做的工作。找到一致的線圈的可靠的來源是支持大批量的生產運行的重要。單線圈，雙層線圈和甚至雙線繞組可用于通過空氣間隙傳送相當多的電流。

　　對于設計的充電座型，單線圈可以是最具成本效益的解決方案。像ABRACON AWCCA-50N50H40-C02-B的一部分是可以同時用作發射機和接收機的單層線圈。 6.3微亨電感線圈設有72為6.4兆赫的自諧振頻率相當高的Q因子。請注意，19毫歐的電阻。發射器線圈始終應使用保護電路由于短路情況下將吸引超過50 A的1 V，采用這種情況下，作為一個例子。

　　供應商的AWCCA-50N50系列，它包括AWCCA-50N50H40-C02-B，提供了可以從5.4到2.8至6 MHz操作初級電流11所述的支持各種版本。該公司提供的AWCCA系列無線充電線圈，它可以在Digi-Key的網站上的產品培訓模塊。

　　當您使用相同的線圈用于接收和發射能量的對稱性是好的，您可以從可能的更高級別的批量定價中受益，因為你的數量增加一倍。然而，它可能不總是期望使用用于發送和接收相同的線圈。一方面，當你有不同的線圈，可以有超過1：1的比例，這意味著你將與輸出電壓電平更大的靈活性。

　　許多廠商都生產用于發射和接收功率不同的線圈。就拿TDK WT-505060-10K2-A11-G單層能量發射線圈，還帶有一個6.3μH電感。這部分設有70的諧振Q因子，60毫歐的直流電阻，并設計成振蕩100kHz的共振。

　　相應的接收具有相同的結構和外形線圈可能是TDK WT505090-10K2-A11-G或任何公司的WT系列接收線圈的成員。

　　多單元的充電

　　較大的電荷的區域可以允許較少精確位置，或者甚至充電的多個小型設備時一個多線圈的設置用于像TDK的WT-1005660-12K2-A6-G。這種三線圈單層組件設有相當一致的電感(12.5，11.5，和12.5μH)的三個線圈之間以及諧振在100千赫茲的頻率范圍(圖2)。

　　TDK的超薄接收線圈單元，用于像其WRM483245-15F5-5V-G或類似薄低調平面線圈無線功率傳輸能夠更容易地安裝在手持式裝置的后殼體內，只要它是不屏蔽材料。

　　發送和接收芯片

　　相關IC可以作為簡單的振蕩器控制器，或者它們可以是更先進的。隨著越來越多的關注正在從無線充電聯盟(WPC)支付給齊接口標準，更多的芯片制造商所提供的集成，外圍式的芯片，接管所有的收發功能。

　　是的，收發。具有益氣，雙向通信鏈路采用負載調制技術形成。這是非常有吸引力的，因為電池組現在可以報告到充電器為更快，更可靠的充電。

　　擁有超過200名會員，現代Qi標準允許共振充電在距離達35 mm離開底板。我們的目標是發展的標準，以允許多達2000瓦大型設備和器具。

　　一些芯片制造商都涌入了游戲，發送和接收芯片，參考設計和開發套件。例如，東芝TB6860WBG，EL無線電源接收器芯片提供60毫安，3.3 V穩壓輸出用于飼料模式的本地電路。它也可以在充電模式下操作，其中雙向通信可以發生與遠程發射機通過先前討論的負載調制技術。內置I2C通信端口允許局部微讀取電池狀態，并幫助做電源管理通過關閉發射器時，沒有必要。

　　即使加密可以安全運行。這可被用于系鏈裝置，以便壓倒不會意外傳送到不同的接收器。開關頻率可以在110?205 kHz的變化，幫助尋找高效率的最佳點共振。

　　飛思卡爾是認真的無線電力以及其汽車級單和多線圈5 V控制器芯片，如MWCT1000CFM無線電力傳輸，這也是齊兼容。象其他部分，保護是內置的過流和過壓以及熱停機。數字解調器內減少了外部元件數量和處理異常情況。

　　飛思卡爾還提供了一個低成本的無線充電演示和開發工具包。該WCT-5W1COILTX有助于緩解設計師到這個技術，包括國際電源適配器和支持。它是一個完整的系統解決方案，包含所有必要的硬件和軟件組件，以快速實現單線圈充電器解決方案。

　　德州儀器也是電源管理非常活躍，奇也不例外。通過分離從接收機的能量發射器，設備可以為每邊的功能進行優化。零件像BQ500210RGZT發射器和接收器，如BQ51013ARHLR范圍為20μA至2.5傳輸功能。

　　此外，TI還不能更容易地測試和評價技術，由于一對夫婦的參考設計(TI BQ500210EVM-689和TI BQ500210EVM-689)和開發套件。該參考設計是像EP5220HPA11-1從Active半WPC認證，TI和第三方的開發工具包，也齊認證，為的是伍爾特無線即插即用功率傳輸套件具有TI部件

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