可穿戴设备正敏捷兴起为一个重要商场范畴的电子设备。这些设备的一个要害要求是便利,不仅仅在拜访数据的移动,但要保证它有满足的电池续航时刻将继续一整天,而这样做,每天的才能。假如用户刺进一个设备连夜它充电,有很高的概率,他们会忘记在某些情况下醒来的时分,发现该产品是无法坚持活泼的一天的歇息。无线充电供给充电电子设备的更便利的办法。替代有必要刺进一个迷你USB或相似的电缆刺进设备,它能够被放置在充电垫,用户能够坚持在易于拜访的方位。假如无线充电体系被适当地规划,多个设备能够充电在同一垫,削减重复,运用户更简略取设备和充电器在旅行时。身装扮不是仅有的类型,能够从无线充电中获益的电子设备。该技能现已广泛地用于电动牙刷和乃至被扩展到在电动车辆电池充电。感应式充电的作业原理相同的根底电力变压器上。在垫的感应线圈发生一个已被捡起一个次级线圈中的设备中的交变电磁场被充电那里它被转化回可用的电流。象传统的变压器,根本感应充电需求在线圈之间挨近,以供给高功率。不然,很多的丢失所用的初级线圈经过电阻积累。在更长的间隔的能量传递的功率能够经过运用谐振感应耦合的运用,它们经过电感和电容负载的组合调谐到谐振在相同频率的两个线圈来改进。该共振使明显功率从一个线圈发送到另一以上的间隔长达线圈的几倍的直径。
图1:负载调制用于数据跨过所述变压器耦合进行编码。
线圈电路的Q能够被调谐为高,使得一个相对剧烈字段建成多个周期。在这个振动信号的功率比被送入线圈在任何一个时刻更高。作为二次线圈能够收到此振动场的一小部分,并将其转化,功率传递的量是比用惯例的变压器更高。运用%&&&&&%变成为谐振抵消杂散电感和磁化电感中的发射机,削减了丢失首要是线圈的绕组电阻,它们一般是间比的电感有关的丢失低10倍和100倍。供给比以往的变压器较高的Q,线圈常常运用一个螺线管规划,这也有助于最小化皮肤的效果。介电损耗是经过运用低介电常数的绝缘体,或许仅仅空气典型地最小化。在实践中,线圈不总是调谐到准确的共振频率。松散耦合体系只要能传输电力作为二次相交的磁力线一个合理的数字。经过匹配线圈更严密的耦合更准确地能够供给更大的权利,但它不或许坚持这种规划在同一时刻在一同作业,在共振严密耦合的线圈。这些电路能够被规划来操作仅仅偏共振,其间接纳机的谐振频率略有不同,以使发??射器。不幸的是,严密耦合的线圈也未对准,这对顾客的运用中,用户只需求放置在垫子上的设备,而不用查看的最佳取向和方位成功再充电的问题灵敏。因而,用于充电,发射机能够运用多个线圈。这增加了规划的复杂性,但供给了更大的自在定位。线圈不需求堆叠,这在出产过程中简化了安装,尽管堆叠线圈供给更大的密度和在接纳器安顿因而更多的自在。为了处理让单个发射机电荷不同设备的问题,需求的规范。现在正在运用的两个首要规范的今日。经过联盟无线电源促进了Powermat的体系是环绕依据单一发射器线圈松耦合体系而规划的。所述无线充电联盟的齐体系答应为许多不同的装备,包含松散地和严密耦合的操作。大多数现有的发射机运用一个多线圈,严密耦合装备。该规范也照料能源管理,以保证充电垫没有被激活,假如没有要充电。例如,齐体系中运用的通讯协议来中继横跨线圈信号来查看设备的存在,它是齐兼容。该规范答应的发射机,以改动开关频率横跨线圈110千赫之间,以205千赫兹的首要机制,用于操控电力运送。齐运用线圈‘电压的简略负载调制来发送数据到该单元上的空气空隙的另一侧。从次级线圈通讯运用的差分双相位编码方案,从2千赫的固定频率下操作,以发动位每8位传输之前参加。传输之后是奇偶校验和中止位。
图2:双相位编码供给发送二进制数据的才能。
有若干操控数据包可被发送。最常用的包的类型有:信号强度;操控差错;完毕电源的要求;和纠正功率电平。信号强度被用来协助对齐在充电垫的是,跟着一个视觉或听觉信号一同运用时,供给了辅导到单位左右移动垫,直到信号满足好的指示杰出的功率传输的用户设备。在操控过错分组指示过错的输入电压看到的接纳线圈和它所需求的程度。发射机一般运用操控回路来调理供给给它的线圈上的电压。假如差错较大,则过错的数据包的频率被设置为更高的量。数据包将被送到每32毫秒,直到差错减小到阈值内。从这一点动身,将数据包发送每隔250毫秒。操控过错的数据包是调整电力运送有用。在轻负载时,接纳器能够恳求一个更高的电压,以便能够敷衍电流瞬态 – 假如可穿戴设备从睡觉中唤醒,例如。在更高的负载电流时,便携式设备能够恳求一个较低的电压,以防止在LDO稳压器的功率损耗。当该设备被彻底充电或感测的内部毛病,或许损坏电池,它发送一个终究功率恳求。功率传送也经过在整流的功率音讯来操控。此中继,该可佩带设备接纳在其整流电路的输出功率的量。发射机运用该信息来确认偶联功率而且还拟定出接纳机是否现已到达它的最大功率约束。发送的每个350毫秒到1800毫秒,所述发射机运用的情况下该数据包,以确认是否该设备现已从垫去除。整流功率音讯也有助于与国外物体检测。芯片组,支撑齐协议和操控电力运送相继出台。一个比如是东芝TB6865AFG为发射机。此高集成部分包含一个ARM Cortex-M3处理器来运转的自定义代码和PWM操控器,以支撑用于电力运送的外部H桥??电路。所述操控器能够依据所述齐规范规范操控电源最多两个设备并支撑异物检测。德州仪器bq51013规划用于次级侧,供给沟通/直流功率转化和调理一同发送指令到发射器所需的数字操控。全体bq5101x宗族的成员选用的低电阻同步整流器,LDO和电压和电流回路的操控器。除了操控器,制造商供给支撑琪协议,旨在作为发射器,接纳器或两者现成的线圈。例如,AWCCA-50N50系列从ABRACON支撑发射器和接纳器的运用程序。线圈的直径为略低于50毫米,高导磁率屏蔽设备内的维护电子。这些规划供给的Q因数的挑选:要么在70或160的范围内,将供给约20毫欧或70毫欧的直流电阻,别离。关于较小的可穿戴设备,TDK具有WR303050线圈,这降低了线圈包的巨细为30×30毫米,厚度为只要1毫米。直流电阻是0.41Ω在室温下。威世戴尔IWAS-3827供给的接纳器与一个矩形的挑选,而不是方形脚印规划的灵活性,丈量38毫米其长边27毫米的短边。厚度为1毫米和线圈供给的0.18Ω的直流电阻为30的典型Q值。
图3:日前,Vishay戴尔线圈无线供电。
为了供给更集成的处理方案,TDK的TMX-66-2M7和TMX-58-2M7能够用德州仪器接纳机芯片进行封装,关于66毫米的总长度和厚度只要1毫米。其他无线充电选项从伍尔特电子它供给了多种WPCC和WE-WPCC系列无线充电线圈。这些线圈可在发射器和接纳器的装备,以额定电流为0.8至13A,和各种尺度,以习惯运用的需求。的概念和无线充电的??优点是能够运用伍尔特/ TI无线电源演示套件(760308),其间包含伍尔特发射器和接纳器线圈来证明。作为生态体系环绕协议,如奇扩展,咱们能够等待更多的集成处理方案呈现,以减轻对规划收费为可穿戴设备更简略的办法的作业。