跟着用电设备对供电质量的不断提高，以及对特别场合、特别地理环境的供电，使得触摸式电能传输办法不能满意实际需求。近年来，有关无线充电技能的研讨不断增多。
无线充电体系会发射电磁波能量，当发射器上没有放充电设备时也会发射能量，形成动力糟蹋和辐射污染。当发射器上放金属异物，电磁波对其加热，轻则焚毁设备，重则产生火灾。因而，无线充电体系需求具有对受电端方针物的辨识功用，当正确的方针物放置在发射器上才进行充电。
常用的身份辨认办法有：1）磁力激活，在受电端上装一个磁铁，当发射端感应到磁力后发送能量；2）经过射频辨认（RFID）加强电路安全；3）感应线圈上的材料传送，运用原副线圈内的电力传送，包含材料码一同传送，这种办法最安全也最难完结，由于感应线圈上有高能量的电力传输，别的还包含了体系的噪声与负载电流改动的搅扰，怎么有用地传送材料码是一大难题。为此，在原边电压采样电路的基础上，规划了一种低频的身份辨认电路。
1 QI的无线充电通讯规范
无线充电联盟（WPC）规范下，无线传输的功耗仅为0～5W。到达这一规范规模的体系在2个平面线圈之间运用电感耦合将电力从电力发送器传输给电力接纳器。原副线圈之间的间隔一般为5mm，输出电压调理由一个大局数字操控环路担任，这时电力接纳器会与电力发送器通讯，并产生功耗。该通讯是一种经过反向散射调制从电力接纳器到电力发送器的单向通讯。在反向散射调制中，电力接纳器调整负载，然后改动电力发送器的电流耗费。对这些电流改动进行监控，并解调成2个设备协同作业所需的信息。
通讯协议包含模仿、数字声脉冲（ping）、身份辨认、装备和电力传输。电力接纳器放置在电力发送器上时呈现的典型发动次序如下：
1）来自电力发送器的模仿ping检测到目标的存在。
2）来自电力发送器的数字ping为模仿ping的加长版，并让电力接纳器有时刻回复一个信号强度包。若该信息强度包有用，则电力发送器会让线圈坚持通电并进行下一过程。
3）身份辨认和装备阶段，电力接纳器会发送一些数据包，对其进行身份辨认，并向电力发送器供给装备和设置信息。
4）在电力传输阶段，电力接纳器向电力发送器发送操控差错包，以添加或削减电力。正常运转期间，每隔约250ms发送操控差错包，而在大信号改动期间每隔32ms发送一次。别的，在正常运转期间，电力发送器每隔5s发送一次电力包。
5）为了停止电力传输，电力接纳器发送一条“停止充电”音讯或许1.25s内不进行通讯，使电力发送器进入低功耗状况。
2 原副线圈耦合系数对原边LC电压的影响
由RLC串联谐振电路得
当原边感应电路与副边感应电路结构存在过大的气隙时，不只副边线圈的能量接纳率变差，且副边电路和原边电路间隔较远时，副边电路反射电阻变小，Q值增大。由RLC串联谐振电路可知，产生谐振时电感电压是输入电压的Q倍，当副边感应电路结构远离原边电路时，Q值添加，电感电压随之增大，所以能够经过检测电感电压值来判别副边感应结构是否远离原边感应电路。
除了气隙会影响原副线圈的耦合系数外，补偿电容的巨细也会影响耦合系数。补偿电容与电路耦合系数的联系如表1所示。当改动副边电路的补偿电容时，谐振频率也会改动，导致电路的原副线圈的耦合系数也跟着改动，电路的功率也作相应的改动。当谐振频率挨近开关频率时，原副线圈的耦合系数大，电路功率高，电感峰值电压小。当电路只需副边补偿电容改动时，电感的峰值电压的巨细反响了副边电路补偿电容的改动状况。
表1 补偿电容与电路耦合系数的联系
放在电力发送器上的物体有可能是耦合系数较高的物体，如金属线圈、无线充电接纳模块等，也有可能是耦合系数较低的物体。关于耦合系数低的物体，不需求对其进行身份辨认，由于此刻无线充电器充电功率低，原边电流大，LC电路电压高，电路在检测到必定时刻的接连高电压状况后，将开关管关断，进入待机状况。关于耦合系数较高的物体，有必要对其身份辨认，避免误充电。
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在充电过程中，一般物体的耦合系数不会随时刻改动，原边LC电路电压不会有太大的改动。运用这一特性，在辨认阶段设法让无线充电模块的耦合状况按某个频率不断地改动，将无线充电模块从其他物体中区别出来。不断改动的耦合状况，能够经过按必定的频率有节奏地改动副边电路的补偿电容值取得。当副边电路补偿电容值变大1倍后，原边的电感电压会有显着的改动。
3 辨认电路的规划
原边电路如图1所示，其间，操控、驱动电路用U1替代；副边电路如图2所示，其间，降压、稳压电路用U2替代。副边电路选用并联补偿办法，感应电压经副边电路的整流滤波、稳压降压后输出。在副边LC并联谐振电路中，添加一个由电容和2个开关管组成的电路，单片机经过操控开关管到达改动原副线圈耦合程度的意图。原边电路选用半桥谐振电路和串联补偿办法。电压采样电路如图3所示。经过并联感应线圈的电阻，取其重量经过半波整流滤波后，输出直流回馈电压VC。取样初级侧感应线圈的电压巨细改动作为维护操控电路的回馈信号，其间，
图1 原边电路
图2 副边电路
图3 电压采样电路
用LM319断定原边LC谐振电路电压是否为高电压。原边LC谐振电路电压经过电压采样电路的采样后，再经过半波整流滤波，得到一个较为平稳的采样电压。采样电压送入LM319的同相端，基准电压输入到LM319的反相端。若原边LC串联谐振电路的电压较低，则采样电压也较低，LM319输出一个低电平电压；反之，LM319输出一个高电平电压。
原边单片机接纳来自LM319的电压判别信号。原边单片机的作业时刻分为辨认阶段和充电阶段。在辨认阶段，若单片机收到预设信号，则宣布使能信号，原边电路进入充电阶段；反之，单片机关断使能信号，原边电路进入低功耗的待机状况。
3.1 副边单片机规划
副边单片机的程序流程如图4所示。为了与原边同步，副边单片机并非一发动就输出8个凹凸电平，而是在原边电路向副边电路发送能量之后才发送。原边电路向副边电路发射能量，电容C6会堆集电荷，电压升高并保持必定的时刻。单片机就能够经过检测第6引脚的电压是否为高电平来确认原边电路是否向副边电路发送能量。开端后，单片机不断地检测第6引脚电压是否为高电平，若是高电平，则单片机履行下一步动作；若不是高电平，则单片机持续检测第6引脚的电压是否为高电平。
图4 副边单片机程序流程
在检测到第6引脚的高电平后，单片机向开关管发送8个凹凸电平的驱动电压，以使副边感应电路有节奏地改动耦合系数。
在发送完8个凹凸驱动电平后，单片机就一向检测第6引脚是否为低电平。若是高电平，则阐明原边一向都在向副边发送能量，此刻原副边线圈处于较大的耦合系数状况下，副边电路能够高效地接纳原边电路向副边电路发送的能量；若是低电平，则阐明本次循环完毕，或许遭到某种影响而中断了原边能量的发送，单片机进入下一个循环。
3.2 原边单片机规划
原边单片机的作业时刻分为2个阶段：辨认阶段和充电阶段。在辨认阶段，若单片机收到预设的信号，则单片机宣布使能信号，电路进入充电阶段；若在规则的周期内，单片机没有收到预设的信号，则单片机关断使能信号，电路进入低功耗的待机状况，直到下一个循环。
假定副边电路发送的是10101010八位凹凸驱动电平，则其反射到原边电路，经过电压采样电路的采样，原边单片机终究检测到的电压应该是10101010八位凹凸判别电平。在原边单片机发动后，原边单片机进入辨认阶段，原边单片机先宣布16个周期的使能信号，让操控电路能正常作业；单片机不停地检测电压采样电路的电压，只需检测到的采样电压与预设值相符，单片机当即进入充电阶段；若单片机检测到的电压与预设值不相符，而且到达了16个检测周期，则断定原边电路没有检测到相符的接纳模块，单片机关断使能信号，无线充电器进入低功耗待机阶段；待机完毕后，单片机进入下一个循环。在充电阶段，若电压采样电路呈现接连的8个高电平，则认为副边电路已远离原边电路，或是副边电路呈现了开路、短路的现象，应该关断使能信号，让原边电路进入低功耗的待机阶段。
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图5 原边单片机程序流程
4 完毕语
介绍了无线充电技能QI规范中的通讯协议，剖析了原副线圈耦合程度对原边电感电压的影响。在此基础上提出了一种身份辨认电路。经过对副边电路补偿%&&&&&%容量的操控，有节奏地改动原副线圈之间的耦合系数，原边单片机采样原边电感的电压，把采样电压与预设电压比较，终究到达辨认副边电路的意图。经过恰当规划待机时刻的长短，到达下降待机功耗的意图。
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