微操控器（MCU）在磁感应无线充电体系中扮演无足轻重的人物。磁感应无线充电体系是运用发射端与接纳端内的线圈耦合产生功率，因而损耗问题严峻。开发人员可运用微操控器感应线圈中的电压和电流，藉此调理逆变器参数，以保证无线充电体系运作效能。
技能、软件和硬件不断改造，使得手持举动设备如平板电脑、智能手机、摄像机、全球卫星定位体系（GPS）等设备飞速发展。这些设备首要都由电池驱动，而且新功用还在不断增加，如触控萤屏、宽萤屏显现器等，一起设备还能经过网际网运转运用程式，这些都会增加功耗。
但是，电池的尺度和功用增强力度远不及电量需求的增长速度，因而，电池需求频频充电。顾客仍需求花大把力气带着充电器和很多线缆，频频地为电池充电。尽管持有先进的设备，但感觉好像您仍活在石器时代。出于这些原因，科学家们正尽力研讨新办法，以无线的办法充电，无需繁琐的设备附件，完结更轻松、更便利的充电办法。这听起来很科幻，但现在却已变成实践。
实践上，能量的无线传输在许多范畴都以电磁波的方法被遍及运用，如无线电波、微波等，这些技能都已运用在无线通讯、卫星、收音机、电视机等范畴。这些波从发射器发射，向各个方向传达，当抵达天线的时分，天线再将这些波的频率改动，因而，只要一小部分的能量抵达了接纳器。假如电能的传送也是运用这个办法，将变得十分没有功率。在微处理器（MPU）面世前，这一概念遭到功率低下和缺少操控的影响，而且还有安全和其他问题的隐忧。
当今大多数的无线充电技能都选用电感耦合进行电量的传输。尽管还有如激光二极管、微波束等其他办法能够无线的办法进行电量的传输，但那些都不在本文评论规模内。
电感耦合可产生电流磁场
电感耦合（图1）正运用于各种电机范畴，它选用可产生各种移动电流的磁场。根本来说，变压器的原理是透过使它们磁耦合的办法改动两个电感线圈间的电能，具体内容可参照法拉第创造的电磁规律。当举动设备在沟通电上作业时，接纳器中感应到的电能自然地进行替换并改动为沟通电。
图1 电感耦合示意图
电磁感应与可产生磁场的导体内的电流和电压强度以及频率成正比。频率越高，则感应强度越强。能量从可产生磁场（初级）的导体传输到其他导体上，并产生磁场冲击（二级）。初级导体中的部分能量经过感应传输到二级导体中，而且能量沿着初级导体快速削减。
高频电流不会透过远间隔的导体，但会透过传感快速改动其能量到相邻导体上。更高频率所产生的更高感应很好地表现了沟通电体系中高频传达与低频传达的明显不同。频率越高，感应作用越明显，并透过电路之间的空间传输能量。能量削减的越快，而且电流沿着电路消失，本地现象就越多。
电气设备不宜经过空气进行磁场耦合，由于空气具有很差的渗透性，会导致功率低下。但关于移动运用而言，当运用会使设备变重的高渗透性磁心时，空气仍是首选的介质。经过运用共振技能，规划人员能够更高效地增加动力，使其在短间隔内，透过空气的介质进行传输。
无线充电则杂乱得多，这是由于它对进行发射和接纳的动力，在其通讯与操控方面有很高要求，需求更杂乱、更高档的电路，故要为无线传输动力树立新的规范。
图1所示为一个抱负的变压器，即没有功率损耗的变压器，在这个变压器内，初级伏安（Volt Ampere）=二级伏安。尽管实践运用中，变压器都很高效，但功率损耗仍是会产生，由于不是一切由初级线圈产生的磁通量都会衔接到二级线圈。以下三种状况会导致变压器的功率损耗：
．铜损耗
铜损耗也能够叫做线圈损耗或I2R损耗，由于由其他金属制成的线圈也会产生损耗。这些损耗是由于铜线线圈过热导致的，由于铜线有阻力，会耗费必定的功率。
变压器线圈产生的功耗能够经过核算线圈中的电流和阻力来计算，公式为P=I2R。这个公式解说了为什么铜损耗会被称做I2R损耗的原因。为了使损耗降到最低，线圈中的阻力有必要坚持最低，因而要运用横截面积适中且电阻率低的线圈。
．磁滞损耗
每逢沟通电回转（每週期一次）时，带有磁心资料的细小「磁域」也会回转。这些归于磁心资料的物理改动，也会耗费必定的能量。
能量损耗的巨细取决于磁心资料的「磁阻」；关于大型功率变压器磁心而言，磁滞损耗或许是一个大问题，可透过选用特别低磁阻「晶粒取向」钢做为磁心资料来战胜这一问题。
．涡流损耗
由于铁和钢磁心既是导电体又是磁电路，初级线圈中的电流改动往往会树立一个电磁波（EMF），相同在二级线圈中也是如此。磁心内感应到的电流会阻止磁心内磁场的改动，因而须尽或许使涡流坚持最低，这可透过把金属磁心别离到薄片或叠片（Laminations）上来完结，并透过绝缘漆和氧化物使每一个叠片都与其他阻隔。被叠片的磁心大大削减了涡流的构成，而且不影响磁心的功用。
无线充电的优缺陷
无线充电长处如下:
．受维护的衔接
当电子悉数封闭时，不会遭到空气中水和氧气的腐蚀。
．对嵌入式医疗设备而言，愈加安全
关于嵌入式医疗设备而言，答应经过皮肤而不是让线缆穿过皮肤的办法对设备进行充电/供电，然后削减受感染的危险。
．便利
不用衔接电力线缆，设备可安放在充电板或支架上。
．操作简略
比起刺进电力线缆，操作更简略（关于残疾人士愈加重要）。
．经用
无须频频插拔设备，具有更耐磨损和撕裂的设备插槽和附加线缆。
另一方面，无线充电的缺陷则如下所列。
．功率偏低，产生废热
与直接充电比较，磁感应充电的最大缺陷便是功率偏低和不断增加的电阻热量。
选用低频或旧式驱动技能导致充电速度缓慢并在大多数可携式电子设备中产生废热。
．本钱贵重
感应充电需求设备和充电器都具有驱动电子设备和线圈，增加了制作的杂乱性和本钱。
．充电缓慢
由于功率低，设备需求的充电时刻更长。
．不便利
当举动设备运用线缆衔接充电时，您能够随意移动该设备，而且能够在充电过程中运用设备。而选用当时的感应充电（如Qi规范）技能，举动设备有必要固定在平板上，因而不能随意移动，充电时也不能轻松运用。
．不相容性
与规范微型通用串行总线（Micro USB）充电衔接器不同，无线充电没有一个实践规范，当规范出现时，会给顾客、安排或制作商带来很多冗余设备（Redundant Equipment）。
事实上，开发商可透过选用超薄线圈、更高的频率和经过优化的驱动电子设备等新办法来削减传输损耗。这将使得充电器和接纳器变得更高效、更精巧，在最大极限削减改动的一起，促进了与举动设备和电池间的整合。这些技能使得无线充电的时刻能够比美有线充电的办法。
磁感应电力传输规范面世
无线电力传输体系将电能以无线衔接的办法从发射器传输到接纳器。由于它具有安全、自在、牢靠、便利和经用等优势，使得无线充电变得越来越盛行，而且广泛地运用于如牙刷、LED蜡烛、遥控器、医疗设备和举动电话等范畴。
无线充电联盟（WPC）为无线充电范畴创建了名为「Qi」（唸做Chee）的国际规范，可交互操作的产品都标有Qi的标识。电话、相机、遥控器和一切带有该标识的举动电子设备都能够和带有相同标识的充电站合作运用。
无线充电联盟是一个开放式会员安排，由超越一百家公司会员组成，为电感充电技能的单个互操作通用规范的开发和立异而共同尽力。Qi是一款由该联盟开发的用于4cm（1.6英寸）以上间隔的感应电力传输的接口规范。
契合Qi规范的无线设备选用振幅键控（ASK）调变，与功率接纳器和功率发射器进行通讯。ASK是相对简略的调变计划，类似于模仿信号的振幅调变，而且载波频率信号经过二进位数字进行扩大；其载波频率和相位坚持不变，而振幅则不断改动。资讯位元会经过载波振幅，它被称为二进位振幅键控（2ASK），由于调变信号可选用两种二进位位準，0或1。与载波频率相乘得到的二进位数字的成果类似于载波频率的敞开或封闭。这意味着，当载波传输产生时，调变的数字信号为 1，当没有载波时，为0。
功率接纳器经过运用反向散射调变与功率发射器进行通讯。通讯解调电路的功用是检测高频率功率信号中的低频率通讯信号。
除此之外，关于无线充电技能开发而言，Qi还将获益于以下各项要素：群众商场的採纳、完好的供应链、完好的技能蓝图、规范化、交互操作性、品牌知名度等。
Qi体系（图2）包括用于可携式设备中的功率传输板和可相容接纳器。为了运用该体系，举动设备被安装在功率传输板的顶部，透过电磁感应进行充电。
图2 Qi规范体系示意图
Qi体系在两个平面线圈间选用电感耦合的办法在功率发射器和功率接纳器间传输电力。数字操控回路对输出电压进行调理，进行功率接纳器与功率发射器的通讯，并耗费必定的功率。藉由反向散射调变，功率发射器到功率接纳器间可达成单向通讯。在反向散射调变中，功率接纳器线圈会被载入，改动功率接纳器内的电流耗费。这些电流耗费的改动会被监控并解调成两个设备协同作业所需的资讯。
举动设备制作商包括宏达电、华为、乐金电子（LGE）、摩托罗拉（Motorola）、诺基亚（Nokia）、三星（Samsung）和索尼（Sony）等正选用Qi规范进行研制。
尽管Qi现在确定智慧型手机的电流规范仅为5瓦（W），不过明显地，关于无线充电联盟而言，为平板电脑以及更大型设备进行充电将逐渐完结，而针对这些设备的10W解决计划也行将面世。现在，电感充电器已完结70%左右的功率。
无线充电收发器规划要害
首先是发射器（图3）。一个功率扩大器包括两个首要功用单元，即功率转化单元和通讯与操控单元。初级线圈做为磁场，产生功率转化单元的元素。操控及通讯单元将被传输的功率调理至功率接纳器所需的等级。基站可包括多个发射器，以便一起服务多个举动设备（在同一时刻内，一个功率发射器只能服务单个功率接纳器）。终究，体系单元包括一切其他基站功用，如输入功率供应、多个功率发射器操控及用户接口。
图3 无线充电解决计划示意图
功率转化/发射器由逆变器电路组成。逆变器向初级线圈供应受控的沟通电源，由操控及通讯单元调理这一操控。发射器的逆变器电路可装备全桥或半桥功率转化拓扑。拓扑的挑选取决于，每个WPC全桥逆变器在被广泛用于直流电转向沟通电的运用时的类型和发射器，并具有以下特性：
．运用高直流电压，以援助宽输入电压规模。
．面临不同运用条件，具有更多的操控改动。
．单极固定频率脉衝宽度调变（PWM）操控，以削减电磁搅扰（EMI）。
．面向软开关操作的移相操控战略，以改善体系功率。
．确定中/高功率运用的小型功率组件应力。
．具有输出变压器的简略逆变器拓扑。
操控功率并与接纳器单元进行通讯的操控单元是一款微操控器（MCU）芯片。它能够感应初级线圈中的电压和电流，并调理逆变器的参数，以到达一个所需的相同量。
微操控器单元由所需的要害周边组成，以操控功率转化，如PWM、模仿数字转化器（ADC）、比较器（ACMP）及通讯和除错周边，如通用输入/输出 （GPIO）、UART、SPI、SCI。要害周边ADC、比较器和PWM具有明显特性，可在较高开关频率下完结操控器功率转化，以削减如%&&&&&%器和电感器等被迫组件的尺度。
这些周边还能够构成反应回路，以操控功率变压器到发射器线圈的电压与电流。它能够操控磁场，在接纳器线圈内彼此感应，终究在接纳器电路内操控电压。ADC以电流和电压的方法从线圈中获取输入，并依据供应到线圈的电流来调理PWM输出。
还有一个用于比较线圈内电压/电流输入的比较器，当每个接纳器需求时，可比较参阅设置。比较之后，它可当即发挥作用，维护电路，避免电路遭到破坏。还有一个从接纳器到发射器的回馈途径，可调整线圈内的磁通；回馈的构成是经过功率信号本身通讯信号的叠加。该回馈还对节能有着重要的含义，比方，有些发射器平台上没有安顿接纳器，线圈内无需磁通，因而发射器电路将进入低功耗形式。
有一些技能可检测接纳器是否存在，每个技能都具有其共同的长处和缺陷。其一为透过触控感应，假如安装了接纳器，信号将被传送到发射器，以向线圈供应电流，用于产生接纳器所需的电压。其长处为当没有接受器时，只要触控感应电路作业，因而，在搁置期间可完结超低功耗；缺陷则是或许需求增加额定硬件元件完结触控感应。
另一个办法为检测来自接纳器的回应，发射器不断地向正在等候来自通讯通道回应的接纳器发送资讯，一旦安顿接纳器，发射器就能被感应，并向线圈供应电流。其长处为无需硬件电路，低本钱；缺陷则是不间断的资讯需求求一切电路时时刻刻正常作业。
无线充电模组的另一要害元件为接纳器。在接纳器的一旁有一个整流单元，它可接纳线圈中的沟通重量，并将其转变成直流，然后供应到接纳器的电池电路中进行充电。接纳器电路由调变单元组成，该调变单元可调变通讯信号，并经过电源线发送至发射器。来自线圈的模仿元件还经过微操控器，用于比较所需参阅，并向发射器供应回馈，以调理发射器的电流/电压。发射器微操控器单元由ADC、ACMP、UART组成。ADC收到来自接纳器线圈的电流/电压，并将其转化成数字格局，并依据状况经过微处理器进行进一步处理。相同电压做为输入进入ACMP内，ACMP将其与参阅（经过接纳器，设置成为每个所需电压）进行比较，并当即发挥作用，避免过错产生。微操控器可转化接纳器电路，避免比较器输出显现过错（电压或电流耗费超出规模）。接纳器还可经过通讯通道将回馈信号回传给发射器，以调整线圈中的电流。
（本文作者Deepak Mahajan/Mohammad Kamil/Arjun Chowdhury皆任职于飞思卡尔）
