在手机和其它小型便携式运用中，无线电源体系不断得到认可。现有规范受限于5W电力传输，可是智能手机、平板电脑和便携式工业及医疗运用不断添加的电力需求对供电才能提出了更高的要求。跟着输出功 率的添加，有必要在体系规划开端就将功率和热功能考虑在内。这篇文章回忆了可批量生产的低功率(10W)无线电源体系的完成办法，并供给了与体系功能优化有关的体系设 计攻略。咱们还给出了一些现已在10W运用中成功测验的收发器 (TX) 和接收器 (RX) 线圈的示例。
无线电源多年前就现已呈现，方式也有多种，不过最近才因为行业规范的呈现而变得更为遍及。智能手机和小型平板电脑是现在运用无线电源的首要产品类别。然 而，这项技能也开端扩展到可穿戴设备以及医疗和工业运用。当无线电源与无线连通技能合作运用时，就可以使无外部接头、彻底密闭设备的规划成为或许。这使得 无线电源成为一切需求在室外或湿润环境中运转的便携式体系的抱负挑选。
现有的工业规范只要有限的功率输出才能通，常在5W规模内。更高功率规范的开发正在进行傍边，到2014年12月，还未彻底确认。因而，那些需求更高功 率水平来为较大容量电池充电的器材就需求定制或专有规划。尽管体系规划人员有或许运用规范组件“从零开端”，可是这种办法就很难完成终端产品快速投放市场 的这一方针。现在市面上的互补发射器和接收器芯片组可完成针对便携式运用的10W无线电源体系的立刻规划，其间包含一个和两个电池节电池组架构。
无线电源体系架构
图1中显现的是一张严密耦合智能无线电源体系的简化图。假如从原理图的视点来看，它看起来很像一款变压器耦合阻隔式电源转化电路。可是在这里， 初级线圈和次级线圈是彻底别离开来，而不是绕在同一磁芯上的。电能从发射器(初级，或TX)端传输到接收器(次级，或RX)端，而接收器电路以数字脉冲的 方式将反应发送回磁耦合器材。
图1：典型无线电源体系架构图
将功率功能扩展至10W 就不得不有几点额定的考虑。首要，有必要将硅功率元件规划成可以处理所需的峰值和继续功率水平。在发射器端，功率FET元件在发射控 制器的外部，所以可依照需求将它们晋级为可以处理峰值电流。在接收器端，解决方案的小尺度是十分重要的，集成FET器材被用来供给单芯片用具。为了供给高 功率并改善热功能，与之前的5W接收器比较，RX操控器中的FET具有更低的RDS(on)。磁性元件，即TX和RX线圈也有必要具有可以处理10W电源传 输所需的更高峰值电流的额定值。最终，因为10W体系的磁场强度更高，相关于5W体系来说，接收器端的屏蔽规模就需求扩展。这关于为体系中的金属元件供给 更好的屏蔽，最大极限地下降接收器端的“挨近、触摸金属”损耗，并尽或许地进步体系功率也是有必要的。
现在再来参阅一下图1，咱们注意到RX操控器供给到TX操控器的反应，要求TX依据不同负载条件，以及线圈对齐/耦合功率等的需求来改动其输出功率。一种 改动输出功率的常见办法是用稳定振幅/可变频率ac信号来鼓励线圈。别的一个代替办法是用可变振幅/固定频率鼓励。
可变频操控免除了关于 TX端上可调前置稳压级的需求，而是依托TX/RX谐振电路的共振调谐。当TX作业频率挨近共振点时，最大或许功率从TX传输到 RX。为了削减传递到RX端的功率，TX操控器添加其频率，使其远远高于共振峰值。在RX需求较少的功率等较轻负载情况下，TX频率往往会添加。可是，这 个办法使得电力传输/操控进程在很大程度上取决于线圈调理。当在较高功率水平下运用时，一个可变频率架构在电磁搅扰 (EMI) 操控方面也会提出一些问题。
10W发射器体系运转在固定频率下，可是却运用一个可调前置稳压器来改动用于线圈鼓励的直流电压轨。一个全桥电路被用来生成用于TX线圈的沟通鼓励电流。 图2中显现的是一个定频 (10W) 无线电源发射器体系的根本方框图。当RX需求更多的输出功率时，直流电压轨为TX线圈功率级供给的电压会添加。直流电压跟着RX负载的下降而削减。
图2. 具有一个无线数字操控的10W无线电源发射器
10W体系的可调输出电压和热功能
第一代5W无线电源体系通常在接收器端发生一个固定的5V输出电压。这现已足够为一个充电率在1A规模内的单节锂离子电池充电了，而从本质上讲，这个电源 体系与随处可见的USB类型电源很类似。可是，跟着便携式器材内电池容量的添加，要坚持快速的充电时刻就需求更高的电流。
bq51025 10W无线接收器输出电压可在5V至10V的规模内用外部反应电阻器进行调理。这样就可完成对一节或两节串联电池装备的充电，并且在与一个宽输入电压规模 开关形式NVDC类型充电器组合在一起时，可以坚持单节电池充电情况下的高功率[7]。在比如无线RX输出情况下，NVDC充电器架构在削减较高电压电源 所需的输入电流的一起，可完成低压电池的高效充电。图3显现的是无线接收器电路板在为负载供给一个10W电源的一起，在5V，7V和10V输出设置下的热 呼应(分别为图。 3a，b和c)。很明显，10V输出情况下发生的热量最少，应该在高频开关形式充电器可用于电池充电的情况下运用。
图3. 无线接收器在10W负载条件下的散热丈量。
接收器电路上的串联谐振电容器(图4中的C1)关于优化热功能也相同要害。实际操作中，将多个电容器并连在一起来供给所需的总电容值。
图4. 无线电源接收器和要害谐振电容器
