导言
无线充电技能(wireless charging technology)，是指具有电池的设备运用电磁感应原理及相关的沟通感应技能，在发送和接纳端用相应的线圈来发送和接纳发生感应的沟通信号以进行充电的一项技能，源于无线电力运送技能。从19世纪30年代，迈克尔·法拉第发现电磁感应现象，到1890年，尼古拉·特斯拉提出无线电力传输和实验的设想，再到21世纪，无线充电技能阅历了100多年的开展。跟着新范畴的运用，其研讨日益增多，多个研讨机构和公司发布了他们的研讨成果和相关产品。
无线充电技能能够革除充电衔接器，完结充电器端口统一化，不受插座和线缆捆绑，易于完结密封和防水，在许多场景得到广泛的运用。但因为还存在着功率低、安全性较差、能耗高、运用不方便、价格不菲等问题，现在无线充电产品还没有被大规模地运用，没有真正在市场上构成气候。无线充电技能面临着许多应战，一起也赋有许多机会，在一些特别的范畴具有特别的用武之地，如医用植入设备、动物无线定位，以及需求防水和密封的产品等等。
因为作业环境严苛，全天候作业，风雨无阻，特别的产品在特别的运用场合需求密封和防水，所以整个外壳结构没有留下充电插口，没有开机键，没有显现灯等任何机械接口。在这种景象下，选用无线充电才干处理其密封和防水问题。没有开机键，怎么让设备开机，也成为一个问题。本文规划了一款便携式GPS定位终端，奇妙地运用无线充电方法，规划无线充电接纳电路以及自动开机电路，结合软件操控，既保证了设备的密封和防水，又完结了对设备的充电和设备的自动开机。
1 依据无线充电的自动开机计划
便携式GPS定位终端可用于方针体(人员或车辆)的定位及盯梢，并具有GSM实时上报定位信息的功用。整个终端设备包含主操控单元ARM7核、GSM无线RF射频模块、电源办理模块PMU，以及GPS接纳定位模块，其间主操控单元ARM7核和GSM无线RF射频模块选用单芯片MTK6252 GSM模块，整体架构如图1所示。GPS接纳模块通过串口把定位数据传送给ARM 7，并通过SMS短信的方法发送给后台。
GPS定位终端用锂离子电池供电，需求不定期进行充电，不得不留下充电插口，这就很难完结具有防水功用的密封工艺。为了完结密封和防水，选用无线充电方法，设备外壳上能够没有金属接点或许开口。
别的，为了到达防水意图，本规划没有任何外接接口和按键等，因而需求为终端设备增加自动开机功用。MTK6252有几种不同的开机方法(VBAT≥3.2 V时)：最常用的按开机键拉低PWRKEY(PWRON)开机方法;RTC闹钟届时开机;拉高PWRBB开机;充电开机方法，在充电口CHRIN上插上有用的电源，使体系开机。
归纳这几种开机方法，结合产品的实践结构和实践运用状况，最理想的方法是充电开机，又因为要求产品防水，合适选用无线充电，故确认开机方法是依据无线充电、结合软件操控的自动开机方法。详细计划如图2所示，无线充电接纳端衔接到MTK6252芯片PMU部分的VCHARG引脚，为设备进行无线充电，一起通过软件设置操控使整个体系开机。
2 依据无线充电的自动开机详细规划
现在干流的无线充电规范有Power Matters Alliance(PMA)规范、Qi规范和Alliance for Wireless Power(A4WP)规范。从详细的技能原理及处理计划来说，有电磁感应式、磁共振式和无线电波式3种根本方法，别离适用于近程、中短程和长途电力传送。当时最为常见、运用最为广泛的是依据电磁感应式的Qi规范。发送和接纳端各有一个线圈，在发送端初级线圈上通必定频率的沟通电，改变电场发生改变的磁场，通过电磁感应在次级线圈中发生必定的电流，然后将能量从发送端转移到接纳端;传输功率在5 W以下，传输间隔为数mm～数cm，合适短间隔无线充电，转化功率较高。
依据设备实践运用的状况，包含设备的功率、无线充电发射与接纳间隔、转化功率等，选用Qi规范的电磁感应式无线充电计划，详细选用TI的BQ51013A作为无线充电接纳端芯片;接纳端线圈尺度为34×29×0.4 mm3，电感为11.5μH，直流电阻最大为250 mΩ，电流最大为2 A。
TI的BQ51013A是一款适用于便携式运用无线电源传输的集成型高档接纳器%&&&&&%，契合WPC Qi规范的接纳器，4.5×3.5 mm2的QFN封装，可用于手机、耳机、数码摄像机等便携设备的无线充电。详细的无线充电和自动开机衔接电路原理图如图3所示。
当需求开机时，设备用无线方法进行充电，让设备在充电发射板上进行几秒钟的充电动作。若电池电压Vbat3.2 V，通过芯片内部PMU硬件操控进行涓脉电流充电(电流为几个mA)。充电至3.2 V时，芯片内ROM程序发动，进入开机操控程序，并检测Vbat是否大于某一设定开机电压值。此值能够依据实践状况软件设定：若过低如3.3 V，或许导致开机不稳定、不成功;若过高，则充电开机时刻太长;本规划挑选3.5V电压，若高于3.5 V，则软件开机，履行初始化体系、GSM找网询网、装备GPS模块等操作。详细的开机流程见图4。
3 制造和测验剖析
依据原理图所示规划PCB，通过PCB印制电路板制造，并进行SMT，得到无线充电接纳模块，如图5(a)所示。尺度为50×32×1.0 mm3。与GPS定位主板拼装后，构成便携式防水设备，整机尺度为85×55×35 mm3。把设备放于无线充电发射端上，进行无线充电与自动开机测验，如图5(b)所示，下方白色底座是无线充电发射端，上方黑色小盒是防水GPS终端设备。
通过测验，通过UART串口取得设备软件trace信息，如图6所示，并可得到充电电压与时刻图，如图7所示。
由图7可知，无线充电接纳模块能够为设备进行无线充电，电流为500 mA，充电分几个阶段，涓脉电流充电阶段(Vbat3.2 V)、正常充电阶段(Vbat>3.2 V)和正式开机充电阶段(Vbat>3.5 V)。值得注意的是，当电池电压低于3.2 V时，电池充电选用芯片PMU里的硬件静态涓脉电流充电。
预充电至3.2 V，呈现trace则阐明ROM软件现已发动。当电池电压大于3.5 V时，软件操控充电3 s，设备就能正常开机。
结语
依据无线充电技能，规划并完结了便携式GPS防水终端设备的无线充电和自动开机。规划制造完结的无线充电接纳模块，尺度为50×32×1.0 mm3。通过测验，无线充电接纳模块能有用完结设备锂离子电池的充电，而且结合软件操控可完结设备的自动开机功用，到达预期作用，并构成实用化的产品。
