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简单而又先进的无线电源充电设计

作者:angelazhang时间:2016-02-26浏览次数:946

有多少手机,音乐播放器和其他便携式设备已经我们抛出,因为片状电源连接器扔进垃圾桶?似乎需要充电我们的设备使得它使得最终的电源连接器将要强调的地步有间歇性连接或开路。考虑到维修费用,但不支付修复它(和好运气找到有人愿意来处理修复)。答案之一势头是完全避开连接器支持无线充电。

虽然新奇首先,无线充电已经发展到这种地步知名厂商推出件和/或可以很容易地集成到您设计的整个解决方案。不再是有没有必要手风定制线圈垫或由无数手工捏造任务的限制。

本文将探讨提供现成的无线充电技术以及零部件和解决方案的状态。这些资源使得它更快,更容易的无线充电添加到您的设计,无需昂贵的重复和手工制造步骤。

这是一个变压器

基本上,无线电力传输旁边是一个线圈,或者换言之,变压器的线圈。在这种情况下,变压器是空气耦合,而不是缠绕在一个共同的铁氧体磁芯。在所有的情况下,为一边振荡,其场向外辐射,直到它切片通过另一个线圈中恢复电源在交流形式。

PCB迹线可以用作在一些情况下的线圈。与变压器,电压和电流比在PCB走线靠轮流初级和次级线圈的数目。其结果是,大小和迹密度可能限制变为可能在PCB和电??流的跟踪可以携带的最大数量的数量。这使得真正的绕线圈更为可取和有效的。

作为电感器,这些变压器线圈将表现出谐振频率,而理想的是能够选择和微调要使用用于充电的频率。每个主频率会产生谐波,可能潜在地与其他RF链路干扰。根据您的设??计,选择谐波频率的能力可能有助于改善接收其他频段的信号质量。在某些情况下,扫掠频率用于分发任何噪声或干扰周围的带。此外,接收器部分通常调谐到相同的频率为最大的功率传输。

尽管我们可以自由的基本设计我们自己的简单的电感耦合(或电磁耦合)的充电环节,几个相互竞争的准标准已经出现了地址的设计问题,并试图引起别人的注意。电源事项联盟(PMA)提供了一个标准,一些生产商和零售商都接受。星巴克,例如,宣布将配售PMA充电器在其8000店,并且已经在Android手机制造商京瓷支持。 PMA是吸收A4WP的功能,其Rezence是基于磁共振的原理的无线功率转移技术和规范。然而,迄今为止最被广泛接受的无线充电技术源于无线充电联盟及其Qi标准。

多种选择线圈和芯片

不管底层的发射和接收电路,无线充电需要线圈和组件制造商,如ABRACON,TDK,Vishay的戴尔和伍尔特,提供了广阔的选择的无线充电线圈(薯条),该做的工作。找到一致的线圈的可靠的来源是支持大批量的生产运行的重要。单线圈,双层线圈和甚至双线绕组可用于通过空气间隙传送相当多的电流。

对于设计的充电座型,单线圈可以是最具成本效益的解决方案。像ABRACON AWCCA-50N50H40-C02-B的一部分是可以同时用作发射机和接收机的单层线圈。 6.3微亨电感线圈设有72为6.4兆赫的自谐振频率相当高的Q因子。请注意,19毫欧的电阻。发射器线圈始终应使用保护电路由于短路情况下将吸引超过50 A的1 V,采用这种情况下,作为一个例子。

供应商的AWCCA-50N50系列,它包括AWCCA-50N50H40-C02-B,提供了可以从5.4到2.8至6 MHz操作初级电流11所述的支持各种版本。该公司提供的AWCCA系列无线充电线圈,它可以在Digi-Key的网站上的产品培训模块。

当您使用相同的线圈用于接收和发射能量的对称性是好的,您可以从可能的更高级别的批量定价中受益,因为你的数量增加一倍。然而,它可能不总是期望使用用于发送和接收相同的线圈。一方面,当你有不同的线圈,可以有超过1:1的比例,这意味着你将与输出电压电平更大的灵活性。

许多厂商都生产用于发射和接收功率不同的线圈。就拿TDK WT-505060-10K2-A11-G单层能量发射线圈,还带有一个6.3μH电感。这部分设有70的谐振Q因子,60毫欧的直流电阻,并设计成振荡100kHz的共振。

相应的接收具有相同的结构和外形线圈可能是TDK WT505090-10K2-A11-G或任何公司的WT系列接收线圈的成员。

多单元的充电

较大的电荷的区域可以允许较少精确位置,或者甚至充电的多个小型设备时一个多线圈的设置用于像TDK的WT-1005660-12K2-A6-G。这种三线圈单层组件设有相当一致的电感(12.5,11.5,和12.5μH)的三个线圈之间以及谐振在100千赫兹的频率范围(图2)。

TDK的超薄接收线圈单元,用于像其WRM483245-15F5-5V-G或类似薄低调平面线圈无线功率传输能够更容易地安装在手持式装置的后壳体内,只要它是不屏蔽材料。

发送和接收芯片

相关IC可以作为简单的振荡器控制器,或者它们可以是更先进的。随着越来越多的关注正在从无线充电联盟(WPC)支付给齐接口标准,更多的芯片制造商所提供的集成,外围式的芯片,接管所有的收发功能。

是的,收发。具有益气,双向通信链路采用负载调制技术形成。这是非常有吸引力的,因为电池组现在可以报告到充电器为更快,更可靠的充电。

拥有超过200名会员,现代Qi标准允许共振充电在距离达35 mm离开底板。我们的目标是发展的标准,以允许多达2000瓦大型设备和器具。

一些芯片制造商都涌入了游戏,发送和接收芯片,参考设计和开发套件。例如,东芝TB6860WBG,EL无线电源接收器芯片提供60毫安,3.3 V稳压输出用于饲料模式的本地电路。它也可以在充电模式下操作,其中双向通信可以发生与远程发射机通过先前讨论的负载调制技术。内置I2C通信端口允许局部微读取电池状态,并帮助做电源管理通过关闭发射器时,没有必要。

即使加密可以安全运行。这可被用于系链装置,以便压倒不会意外传送到不同的接收器。开关频率可以在110?205 kHz的变化,帮助寻找高效率的最佳点共振。

飞思卡尔是认真的无线电力以及其汽车级单和多线圈5 V控制器芯片,如MWCT1000CFM无线电力传输,这也是齐兼容。象其他部分,保护是内置的过流和过压以及热停机。数字解调器内减少了外部元件数量和处理异常情况。

飞思卡尔还提供了一个低成本的无线充电演示和开发工具包。该WCT-5W1COILTX有助于缓解设计师到这个技术,包括国际电源适配器和支持。它是一个完整的系统解决方案,包含所有必要的硬件和软件组件,以快速实现单线圈充电器解决方案。

德州仪器也是电源管理非常活跃,奇也不例外。通过分离从接收机的能量发射器,设备可以为每边的功能进行优化。零件像BQ500210RGZT发射器和接收器,如BQ51013ARHLR范围为20μA至2.5传输功能。

此外,TI还不能更容易地测试和评价技术,由于一对夫妇的参考设计(TI BQ500210EVM-689和TI BQ500210EVM-689)和开发套件。该参考设计是像EP5220HPA11-1从Active半WPC认证,TI和第三方的开发工具包,也齐认证,为的是伍尔特无线即插即用功率传输套件具有TI部件(图3A和3B)。



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