無(wú)線充電準(zhǔn)備啟程，幫你挑選適合的方案

對(duì)于消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)，磁感應(yīng)（Magnetic Induction,簡(jiǎn)稱(chēng) MI）或磁共振（Magnetic Resonant,簡(jiǎn)稱(chēng) MR）都是備選方案。無(wú)論消費(fèi)市場(chǎng)朝哪個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)已知的事實(shí)是，無(wú)線充電 必將得到采用。在手機(jī)提供商的主要推動(dòng)下，無(wú)線充電將開(kāi)始向手機(jī)生態(tài)系統(tǒng)市場(chǎng)滲透。擁有強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算領(lǐng)域?qū)⒕o隨其后，使無(wú)線充電技術(shù)的采用進(jìn)入下一個(gè)增長(zhǎng)階段。之后，無(wú)線電源技術(shù) 很有可能擴(kuò)展到支持手機(jī)和計(jì)算解決方案的基礎(chǔ)設(shè)施中。未來(lái)的架構(gòu)和解決方案中怎樣運(yùn)用無(wú)線電源技術(shù)，上述應(yīng)用將僅僅是一個(gè)開(kāi)端。

就磁感應(yīng)技術(shù)而言，主要有兩個(gè)流行標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)線充電聯(lián)盟 （Wireless Power Consortium,簡(jiǎn)稱(chēng) WPC）和電源事務(wù)聯(lián)盟（Power Matters Alliance,簡(jiǎn)稱(chēng)PMA）。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都相當(dāng)成熟，很多產(chǎn)品已經(jīng)用在消費(fèi)市場(chǎng)了。無(wú)線電源聯(lián)盟（Alliance for Wireless Power,簡(jiǎn)稱(chēng) A4WP）是第一個(gè)基于磁共振技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)和解決方案都引起了一些疑問(wèn)，例如，無(wú)線電源技術(shù)將向哪個(gè)方向發(fā)展？采用哪些解決方案是最好的？

移動(dòng)設(shè)備

便利性是促使消費(fèi)移動(dòng)解決方案最先采用無(wú)線技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。手機(jī)、平板電腦 、媒體播放器、移動(dòng)電視等不同的移動(dòng)設(shè)備需要不同接口連接器的各種適配器 ,這意味著為了給移動(dòng)設(shè)備充電，人們需要攜帶很多不同的連接器和適配器。擁有強(qiáng)大的支持性基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)的通用無(wú)線適配器，可以解決這些需求。在汽車(chē)、咖啡店、圖書(shū)館、餐館、火車(chē)、飛機(jī)、辦公室中提供無(wú)線充電，將滿(mǎn)足人們所需的便利性。

圖 1:無(wú)線充電器系統(tǒng)：發(fā)送器和接收器方框圖

Source:IDT

POWER ADAPTER:電源適配器

Transmitter:發(fā)送器

Modulation/Demodulation:調(diào)制/解調(diào)

Synchronous Half-Bridge Inverter:同步半橋逆變器

Status and PG Indicator:狀態(tài)和 PG 指示器

Micro Controller:微控制器

2-way Secure Authentication:雙向安全驗(yàn)證

Buck Converter:降壓型轉(zhuǎn)換器

Thermal Loop Control:熱環(huán)路控制

Foreign Object Detection:異物檢測(cè)

Clock:時(shí)鐘

Power:功率

IDT Back Channel Communication:IDT 反向通道通信

Communication Link:通信鏈路

Receiver:接收器

Synchronous Full-Bridge Rectifier:同步全橋整流器

Thermal Control:熱控制

USB/Adaptor Control:USB/適配器控制

LOAD:負(fù)載

磁路

磁感應(yīng)和磁共振這兩種技術(shù)的架構(gòu)有很多相似之處。例如，二者都將磁場(chǎng)用作傳送功率的橋梁。

在這兩種技術(shù)中，電流被引入進(jìn)一個(gè)諧振電路，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)傳送功率。在電磁場(chǎng)場(chǎng)中接收和發(fā)送線圈的對(duì)準(zhǔn)度以及二者之間的距離決定功率傳輸?shù)男?；接收和發(fā)送線圈分離越遠(yuǎn)，功率傳送效率就越低。還有其他一些因素對(duì)能量傳送效率有很大影響，包括諧振頻率、發(fā)送與接收線圈尺寸之比、耦合因數(shù)、線圈阻抗、趨膚效應(yīng)、AC 和 DC 組件以及線圈寄生參數(shù)。

隨著x、y 和 z 分離度以及發(fā)送和接收線圈之間比例角的增大，損耗和效率將受到極大的影響。

根據(jù)要求，包括成本和尺寸的考量，一個(gè)或多個(gè)線圈的解決方案都可以用于磁感應(yīng)和磁共振這兩種技術(shù)。

圖 2:磁場(chǎng)

Source:IDT

MAGNETIC INDUCTANCE:勵(lì)磁電感

Magnetic field mostly contained in between ferrite shielding:磁場(chǎng)大部分被限制在鐵氧體屏蔽體之間

Surface:表面

Coil:線圈

Shielding:屏蔽層

Distance:距離

MAGNETIC RESONANCE:磁共振

Receiving Coil（s）：接收線圈

Transmitting Coil:發(fā)送線圈

Magnetic field radiates outward - not shielded:磁場(chǎng)向外輻射--無(wú)屏蔽

Receiver:接收器

Magnetic Field:磁場(chǎng)

Transmitter:發(fā)送器

電源管理

開(kāi)發(fā)高性能電源管理架構(gòu)對(duì)磁共振和磁感應(yīng)解決方案的成功實(shí)現(xiàn)有很大影響。在發(fā)送器方面，為了把電流引入諧振電路，進(jìn)行了 DC 到 AC 轉(zhuǎn)換。在磁感應(yīng)技術(shù)中，用半橋式或全橋式轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，而在磁共振技術(shù)中，電流是通過(guò)功率放大器引入的。

結(jié)論

合乎情理的結(jié)論是，就具體應(yīng)用而言，最佳解決方案要根據(jù)所要求的功能和性能而定。如果要求在X、Y 和Z 方向自由定位或多設(shè)備充電能力，那么磁共振可能是首選解決方案。如果要求高效率并嚴(yán)格遵守法規(guī)，那么符合 WPC 要求的解決放案也許是最佳選擇。不過(guò)，毫無(wú)疑問(wèn)的是，能無(wú)縫識(shí)別基于磁感應(yīng)或磁共振的耦合設(shè)備并能有效和高效傳送功率的多模式解決方案，將是這些應(yīng)用的理想解決方案。

IDT已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了基于磁感應(yīng)和磁共振技術(shù)的解決方案。公司高度集成度的磁感應(yīng)解決方案已經(jīng)滿(mǎn)足并且超出了 WPC（Qi）的要求。這些解決放案采用了非常先進(jìn)的工藝技術(shù)，以集成功率器件和智能功能，進(jìn)而在接收器和發(fā)送器之間進(jìn)行有效通信，并有效地控制閉合環(huán)路。這些集成解決方案需要的外部組件最少，有助于降低BOM成本和所需PCB的成本。