无线充电器技术和低成本设计解决方案

感应力传输正变得越来越流行. 最近，许多手机制造商宣布他们的新手机将支持无线充电. 大多数新手机使用基于感应功率传输的无线充电技术. 该技术也可以在其他设备中使用. 为了简化无线充电系统的设计，无线充电联盟（WPC）诞生了，并提出了低功耗标准.

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本文将介绍力传输的基本理论，并概述WPC提出的“ Qi”标准. 最后，将介绍符合Qi标准的低成本分立无线充电器解决方案.

基础理论

基于感应功率的力传输的基本理论非常简单. 众所周知，交流电场会产生磁场，而交流磁场也会产生电场. 在发射器中，直流电转换为交流电，并产生交流电场. 在处，线圈从交流磁场中获取电力，并将交流电转换为直流电作为输出负载.

发射线圈和接收线圈彼此分离，漏感大且耦合系数小. 因此，传输效率非常低. 为了提高传输效率，必须使用补偿电路. 一种常见的方法是在发射器侧和侧放置一个补偿电容器，以与发射器线圈和线圈形成谐振电路，以改善功率传输. 图1显示了两种补偿电路方法的拓扑. 通常，在发射器侧放置一个电容器，以与发射线圈形成串联谐振电路，并且在侧有两种不同的拓扑. 一种是用带接收线圈的串联谐振电路形成电容器，另一种是用带接收线圈的并联谐振电路形成电容器.

图1-两个谐振电路的拓扑.

电压传递函数如下:

Cp和Lp是侧的线圈的串联电容和电感，Cs和Ls是侧的线圈的串联或并联电容和串联电感. M是互感系数. ω0是谐振频率. ωn是标准工作频率. n是两个线圈的电感之比. Q是品质因数. K是耦合系数. α是发射串联电容与接收电容之比. R是输出负载.

图2具有电感串联电阻的串联谐振电路.

在等式2中，未考虑线圈的串联电阻. 如果更改电路模型，如图2所示，则串联谐振电路的电压传递函数也将发生变化，如下所示.

此外，并联谐振电路的方程相似.

某些参数会影响无线充电器系统. 在无线充电器应用中，大多数系统使用串联谐振电路. 因此，下面仅讨论串联谐振电路.

（1）品质因数:

在等式6中无线充电器方案公司，Q称为品质因数. 变送器线圈或输出电阻的变化会影响Q值. 在无线充电器系统中，将工作点设置为共振频率. 发射谐振频率和接收谐振频率始终相同. 因此无线充电器方案公司，我们对谐振频率（ωn= 1）的电压传递函数的值感兴趣. 图3显示了系统电压传递函数的Q值变化.

图3具有不同品质因数的电压传递功能.

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