卢翠珍（百色学院，广西 百色 533000）
摘 要：本规划是以DW540无线充电专用IC为中心的通用无线充电器，首要由主控IC模块、电源输入模块、电流检测模块、发射线圈驱动模块、解码收集模块五部分组成。可以完结待机状况时绿、蓝LED常灭，充电状况时绿色LED常灭、蓝色LED常亮；充电设备充满电时，LED状况指示为绿色LED常亮，蓝色LED常灭的状况指示；具有活络的FOD（异物）主动检测、温度检测及状况指示功用。一起可支撑TI、IDT(注:2019年被瑞萨电子并购)、松劣等Qi规范接纳器，完结了一切Qi规范的不同品牌设备无缝适配，具有兼容性、通用性。
关键词：无线充电；Qi规范；DW540；CEM9926；CEM4953
1 本无线充电器的规划使命及技能指标
1）能给市场上选用Qi规范具有无线充电功用的通用设备充电，而且不受手机充电接口的约束（该手机支撑无线充电）。
2）该充电器供电电流>500 mA。
3）具有休眠省电形式，可主动进入待机状况。
4）充电间隔≤1 cm。
5）近间隔充电损耗率不超越40%。
2 规划方案及功用
本规划将以DW540无线充电专用IC为中心，经过电源输入模块、发射线圈驱动模块、解码收集模块、电流检测模块、电压检测模块的有机结合。完结了待机状况时绿、蓝LED常灭，充电状况时绿色LED常灭、蓝色LED常亮；充电设备充满电时，LED状况指示为绿色LED常亮，蓝色LED常灭的状况指示；一起还具有异物主动检测及温度检测功用。
3 体系硬件规划
体系硬件首要由发射和接纳两部分构成，原理框图如图1所示，直流5 V电源为发射模块电路供电，发射器中以DW540为中心，操控整个体系的作业状况，电能由发射线圈发射出去，后经接纳线圈接纳和转化电路转化变回5 V直流电，为充电设备充电。
3.1 DW540主控电路规划
DW540主控单元电路如图2所示。由于内部自带晶振，所以无须外接晶振也可正常作业。复位引脚NREST低电平有用，经过USB接口供给低电平，就可有用地重启DW540进行复位，亦可以直接断电重启复位。为了确保其不会自启复位，在NREST引脚上外接1个104（即0.1μF）的电容，使其在正常作业状况下为高电平，而且在供给了一个低电平进行复位后可以敏捷康复高电平，而不是一向处于低电平复位状况，以至于其无法正常运转。引脚UP_A、DOWN_B、DOWN_A和UP_B一起操控发射线圈的上拉/下拉信号，也便是调整发射线圈的发射频率，只要不断地调整发射频率，使其在与接纳线圈频率共振时，功率才干到达最高，而且传输间隔的改动也时间影响着共振的频率。当体系温度过高时，热敏电阻因阻值变低，使DW540温度检测输入端TEMDET为低电平，经内部处理后，SWITCH输出高电平，从而使N沟道场效应管2N7002的导通，收集信号被短路到地而没有流经频率电压转化电路，解码收集无输出，充电器停机不作业。
3.2 驱动及检测电路规划
驱动及检测电路原理图如图3，由双N沟道场效应管的CEM4953和双P沟道场效应管的CEM9926组成H桥逆变电路，由于DW540输出的上拉/下拉信号不能直接驱动CEM4953和CEM9926，因而在它们的栅极之前各自加上Q5和Q9、Q8和Q12、Q6和Q10、Q7和Q11组成的驱动电路。当CEM4953和CEM9926的栅极无电平信号输入时，其内部场效应管的漏极源极不导通，驱动电路也就无法正常作业，所以为了确保该电路能正常驱动发射线圈，需求DW540操控的DOWN_A、DOWN_B、UP_A和UP_B接连发送必定频率的凹凸电平，来操控CEM4953和CEM9926的通断，而这一开关频率也就直接操控发射线圈的发射频率。图中的L1便是发射线圈，可以选用每线105股、直径0.81 mm的双线绞合线AWG，也可以选用0.08 mm直径的40AWG，或参数相同的具有圆形形状线圈。
电流检测部分由R11、R15、R16、C17、C9、LM358组成，当发射线圈的电流流过0.033 Ω的采样电阻R11时，在R11大将发生0.1~0.5 V的电压差，后经过LM358同相扩大后，送至DW540主控IC处理。
由C7、C8、R7、C11、R9、D1、R14、R12、C11、R18、LM358组成解码收集电路，经过收集电容C7把收集到的频率信号送往LM358进行同相扩大并转化为电压信号，一起将这一信号交由主控IC DW540处理，因而，解码收集电路使主机（发射端）和从机（接纳端）建立了通讯，还可以实时知道当时驱动电路的实践发射频率，以便及时调整到达最佳作业状况。
4 无线通讯及操控进程
4.1 上电辨认
发射器以必定周期来宣布扫描信号，接纳器收到信号后依据输入功率巨细转化成频率信号发送出去，接纳器至少在50 ms内要完结一次电压、频率的转化。当发射器收到接纳器反应的频率后，调整发射功率，发射器的信号也相应进行调整。一起，发射器还可辨认传统的数据信号，每个数据位对齐在1个完好周期为0.5 ms或2 kHz上。详细的编码如图4。每个字节有11位，其间包含了1个开端位、8个数据位、1个校验位和1个中止位，当收到正常的数据信号时，则上电辨认成功。
4.2 无线充电体系操控流程图
DW540接纳并处理各模块传送过来的数据，并给相应模块发送操控信号；解调模块担任解调接纳端发送的数据包，并将解调出来的信息传送给操控模块；LED模块收到操控模块宣布的操控信号后，点亮或平息相应的指示灯；驱动电路模块依据操控模块宣布的操控信号对驱动电路（高频逆变电路）的开关管进行操控，以改动发射线圈的作业频率；LM358用来将检测到的电流、频率信号转化成电压信号，并将这些电压信号传送给操控模块。DW540自带操控程序，在此将不对程序作剖析，而且本规划不触及接纳器，所以接纳部分的操控流程图在此不做介绍。
作业流程：当发射端上电后首要不断地进行异物检测（FOD），假如检测到有物体不论是否为合法接纳端都履行下一步，假如没有检测到异物或者是检测到的异物为不合法接纳端，例如一枚硬币，则发送报警信号给LED做出警示，而且从头回来待机状况。假如该物体为合法的接纳端，则履行下一步获取该接纳端的身份信息和操控信息。假如接纳到的操控信息为停止发送信号，则发射端回来待机状况而且不断地进行初始的异物检测，假如接纳到的操控信息为调整发射频率信号，则发射端依据该信号调理发射端的作业频率，以调理传输功率的巨细。程序不断地重复运转此流程，便构成了无线充电发射端的操控体系。
5 体系调试与测验
体系调试与测验是查验规划能否到达方针的重要环节。前期的上电调试可以及时发现电路硬件部分的缺点。后期的上电测验可以发现规划是否完结设定功用，以及一些细节参数的调整。
5.1 硬件调试
1)静电调试
在电路焊接完结之前，首要对主控IC以及其他首要芯片进行检测，由于这些芯片是最简单呈现空焊、漏焊以及短路的，只要检测合格后才干进行下一步的焊接，否则将影响整个电路的成功与否。
2)上电查看
焊接结束而且承认硬件电路没有呈现人为过错之后，便可上电检测，先给相关模块供给一个作业电压，看是否可以正常作业，作业后各个引脚输出的参数是否合格。假如都可以正常作业而且参数无误，则进行下一步开机运转。
3)开机运转
在过上述2个过程后，承认各个元件焊接无误，便可上电使整个体系试运转，而且用万用表检测这个模块的运转参数，在运转进程中还要留意元件是否有不正常的发热状况，假如需求及时断电，则重复上述的2个过程，以及查看原理图和PCB是否有原理上的过错。
5.2 体系测验
1)功率测验
在两线圈中心间隔3 mm有机玻璃，选用丈量精度0.8%以上万用表别离丈量输入/输出电压和电流，接纳端选用BQ500210为主控芯片的接纳器，可调电阻负载测验，丈量数据如表1。
2)空载测验
空载功率小于0.1 W则为测验合格（如表2）。
3)异物检测测验
在输入5 V/2 A、输出空载、环境温度为25 ℃，相对湿度55%的测验条件下，首要让无线充电器处于待机状况，将1元硬币放在无线充电器上，然后在硬币上放无线接纳设备，无线充电器依然处于待机状况不作业；其次在无线充电器和接纳器正常作业时，再在它们之间放入1元硬币，无线充电器在29 s后进入关机自我维护状况，阐明无线充电器完结了异物检测功用。
6 总结
上述测验结果表明，本规划彻底到达了预期规划意图，可为市场上具有Qi规范的自带无线充电手机充电。
但不足之处是作业时发热量大，散热不达观，充电间隔过近等问题。假如能将以上几个问题打破，无线充电范畴将会打开一个新的篇章。
参考文献：
[1] 周娅娜,2014.一种用于手机的无线充电体系规划[D],重庆:重庆大学.
[2] 孟庆奎,2012.手机无线充电技能的研讨[D].北京:北京邮电大学.
[3] 孙跃,夏晨阳,戴欣,等.感应耦合电能传输体系互感耦合参数的剖析与优化[J].我国电机工程学报,2010(33).
[4] 周晓明,2015.无线充电体系的研讨与规划[D].天津:天津理工大学.
[5] 李阳,杨庆新,闫卓,等.能有用传输间隔及其影响要素剖析[J].电工技能学报,2013(01).
[6] 朱美杰,2012.感应线充电技能的研讨[D].南京:南京信息工程大学.
[7] 严沁,2010.感应耦合能量传输体系关键技能的研讨[D].上海:东华大学.
[8] 杨国明,2013.电磁谐振耦合无线电能传输技能的研讨[D].沈阳:沈阳工业大学.
[9] 周诗杰,2012.无线电能传输体系能量建模及其使用[D].重庆:重庆大学.
[10] 刘刚,郑青玉,王德钊.一种根据电磁感应的无线充电办法[J].北京:北京信息科技大学学报(自然科学版), 2013(02)．
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第07期第77页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
