無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)已發(fā)展了一段時(shí)間?，F(xiàn)如今，消費(fèi)者渴望設(shè)備具備無(wú)線充電能力，而技術(shù)推動(dòng)者正在積極響應(yīng)這一需求。

背景

每個(gè)電子設(shè)備都需要電源，但能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電的很少，大部分是通過(guò)適配器從墻壁插座進(jìn)行供電。術(shù)語(yǔ)“無(wú)線”現(xiàn)在只是數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇~。然而，無(wú)線電磁場(chǎng)也可以將電能傳輸?shù)皆O(shè)備，為用戶(hù)提供更大的便利。由于無(wú)需線纜，因此減少了兼容性問(wèn)題，提高了設(shè)備的安全可靠性。

通過(guò)去除所有接口，設(shè)備可更容易實(shí)現(xiàn)密封，這有助于設(shè)備的堅(jiān)固耐用，同時(shí)可使消費(fèi)者受益，這是因?yàn)槲宸种坏闹悄苁謾C(jī)曾意外掉落在液體中。無(wú)線充電的最大優(yōu)點(diǎn)是擺脫了體積龐大的充電適配器。

隨著業(yè)界轉(zhuǎn)向通用充電解決方案，機(jī)場(chǎng)、酒店、活動(dòng)場(chǎng)館、快餐連鎖店、咖啡店和其他地方可能會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的公共充電站。

設(shè)計(jì)師面臨的挑戰(zhàn)

大多數(shù)充電器都是開(kāi)關(guān)模式電源供應(yīng)器，需要掌握電磁學(xué) —— 許多工程師認(rèn)為這是一種“魔法”。無(wú)線充電也以類(lèi)似方式進(jìn)行——除了變壓器分開(kāi)兩部分分別位于充電器與待充電設(shè)備中這一點(diǎn)之外。因此，術(shù)語(yǔ)也發(fā)生了變化 ——原邊成為“發(fā)射器”，副邊成為“接收器”。

在無(wú)線充電中，線圈及其耦合對(duì)整體性能的影響要大于SMPS。由于無(wú)線繞組是獨(dú)立的，其耦合比SMPS更為松散。然而，發(fā)射器和接收器可以設(shè)計(jì)良好的耦合系數(shù)，讓無(wú)線充電以意想不到的效率傳輸電能。

除磁性外，包括效率、機(jī)械包裝、電磁干擾（EMI）、熱管理和金屬異物（如硬幣和鑰匙）等問(wèn)題為設(shè)計(jì)者帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)。

無(wú)線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和技術(shù)

無(wú)線充電解決方案通常有三個(gè)關(guān)鍵元件： 適配器/充電器、發(fā)射器和接收器，如下所示。

圖2：典型的無(wú)線充電系統(tǒng)由三個(gè)主要元件組成

適配器對(duì)市電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將5 - 20 VDC穩(wěn)壓電源傳輸給原邊/發(fā)射器。適配器通常是與發(fā)射器通過(guò)電線連接的獨(dú)立設(shè)備，它們也可以整合在一個(gè)單元里。

發(fā)射器包含一個(gè)基于MOSFET的半橋或全橋逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電并產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。逆變器由微控制器和相關(guān)MOSFET驅(qū)動(dòng)器控制，以提供無(wú)線感應(yīng)充電所需的靈活性和功能。

D類(lèi)和E類(lèi)是諧振應(yīng)用的兩種流行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雖然在許多方面非常相似，但兩種方法的優(yōu)點(diǎn)略有不同，使得這兩種方法適用于不同的應(yīng)用。

圖3：諧振應(yīng)用的D類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如上所示，D類(lèi)無(wú)線充電通過(guò)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。也可以使用半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。D類(lèi)在寬負(fù)載范圍內(nèi)提供幾近平坦的效率曲線，因此適用于通用無(wú)線充電站，例如在各種設(shè)備均可充電的公共場(chǎng)所。這種方法適用于廣泛的功率等級(jí)。

圖4：諧振應(yīng)用的E類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

E類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如上圖所示。這可用于單端方式或差動(dòng)方式（如圖所示）。與D類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，E類(lèi)拓?fù)溽槍?duì)特定參數(shù)集進(jìn)行了優(yōu)化，并且在某個(gè)特定點(diǎn)將展現(xiàn)更高的效率。然而，E類(lèi)拓?fù)湫试谠擖c(diǎn)之外迅速降低。因此，E類(lèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是更高功率等級(jí)和針對(duì)接近目標(biāo)電量或完全未充電設(shè)備進(jìn)行充電的最佳選擇。E類(lèi)BOM成本略低于D類(lèi)，但差異不大。

總結(jié)

無(wú)線充電帶來(lái)了與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸相同的益處。隨著標(biāo)準(zhǔn)和方法的整合，所有充電器與便攜式設(shè)備之間的互操作性增加將為用戶(hù)帶來(lái)更多便利。持續(xù)的整合和創(chuàng)新將帶來(lái)真正 的“無(wú)線充電”便利性并提高功率等級(jí)，從而使得更多類(lèi)型的設(shè)備可以進(jìn)行無(wú)線充電。

作為頂源電子作為電源模塊領(lǐng)先供應(yīng)商，擁有包含AC適配器和發(fā)射器所有關(guān)鍵組件在內(nèi)的豐富產(chǎn)品。每個(gè)組件都具備高性能水平，包括低的開(kāi)關(guān)/導(dǎo)通損耗、低寄生電感封裝以及高優(yōu)值系數(shù)FoM，使設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)成熟可靠的硅MOSFET技術(shù)打造無(wú)線充電解決方案。頂源電子在功率半導(dǎo)體和微控制器方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，使其成為技術(shù)和質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)者。