磁共振无线充电电路的技术分析

目前，无线充电领域中最常用的标准是使用电磁感应技术（Qi）的无线充电标准. 采用Qi标准的无线充电系统主要基于电磁感应，所使用的电磁感应耦合频率范围为100kHz至300kHz. 该系统只能为单个设备充电，并且必须将设备放置在特定的方向上并与充电器保持非常近的距离. 随着消费者和工业市场越来越关注无线功率传输的应用，希望充分利用谐振耦合的功率转换设计人员开始将注意力转向D级和E级磁共振谐振拓扑的各种替代实现方式等. 这些拓扑不是新发明，它们已经成功地用于射频（RF）应用中，并且广泛使用的术语名称是“放大器”. 在无线充电系统的发射器部分（如图1所示）中使用的这些拓扑的主要优点是，它可以在1-10MHz的工作频率下实现高效率.

AirFuel联盟（成立于2015年）提出了一种在ISM（工业科学医学）频带中使用6.78 MH频率切换的方法，其中高Q系数谐振器可以利用设备中较弱的磁场一定距离内的电源传输区域，以对沿任何方向放置的多个设备充电. 法拉第定律指出，当线圈中的磁通量变化时，圈中会产生感应电动势. 在力传输中无线充电磁共振，射频功率放大器驱动调谐电路中由线圈组成的功率传输单元（PTU），以产生变化的磁通量. 由调谐到相同频率的电路中的线圈组成的电力接收单元（PRU）穿过磁场，从而产生电压. 该电压取决于磁通量的变化率和匝数. 来自接收线圈的输出被整流并转换为设备所需的电平. 耦合取决于两个线圈的紧密度无线充电磁共振，并由耦合系数k定义. K小于0.5表示用于磁共振耦合的松散耦合系统. 图1显示了PTU和PRU的系统模块. 具有蓝牙通信功能（符合AirFuel标准，也可以执行带内通信）的微控制器用于请求和调整被充电设备所需的功率传输量.

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