导入高效能控制演算法　MI无线充电提升传输功率

　　无线充电电源传输功率正逐渐提升。随着晶片控制演算法逐渐成熟，无线充电技术正大步迈向中功率应用，未来支援中功率无线充电技术的终端产品充电速率可望快速攀升，且使用者的操作环境也将更为便利。

　　无线充电产品已在市面上流通一段时间，其大多是低于5瓦的手持产品之充电应用，而这样的产品并没有将磁感应（MI）无线充电的好处发挥到最大。无线充电的好处并非只有在手持装置充电前后省去插拔电源接头，在很多应用上电源插头（即导体接点）会有其他的问题产生，例如高湿度造成接点腐蚀、易然气体环境于接点通电火花造成危险、在振动或运动物体无法精确连接场合等，都是无线充电应用可发挥好处的应用。

　　提高传送功率　无线充电市场更辽阔

　　目前5瓦的充电能量应用范围有限，许多应用其消耗电力较高，所以充电能量不足，会使装置无法蓄满电力，并且需要更长的充电时间。有鉴于此，提高无线充电功率是此一技术下一步发展的重要方向，且较无线充电要朝更长的传输距离来得更为实用。

　　无线充电的主要特性就是没有传送电力的导体接点，透过电磁能量穿过非导体将电力传送到另一端。目前很多研究都试图透过磁共振技术将传送距离提高，并且能一对多个装置充电，但仍有技术瓶颈须克服。例如电磁能量从发射源送出后，若没有限制其在一个有限空间内，则会造成很大的电磁干扰问题。到目前为止，尚未看到有可以解决磁共振相关问题的技术公开，在业界也看到原本研究磁共振技术的厂商开始与电磁感应技术的阵营结盟，显见磁共振技术确实尚未成熟。

　　毫无疑问，现阶段电磁感应还是主流技术，而在这个技术下传送距离有限的瓶颈也无法突破，但电磁感应并没有失去无线充电最初的立意，即去除掉导体接点，在实际应用中可解决各种环境下充电不便的困扰。此外，近距离的感应电力传送也带来额外的好处，就是电磁能量会被限制在很小的区间内，因此提高能量并不会有电磁干扰的问题，所以电磁感应无线充电系统提高功率使应用层面更广为其必然方向。

　　左右无线充电系统效率　控制演算法角色吃重

　　无线充电提高传送功率的技术问题为效率与安全，解决的方法为软体演算所主导的控制方法。大多初投入无线充电的开发工程人员会一直拘泥于硬体电路探讨，硬体电路为系统的基本架构，且要提高效率也是需要高性能元件互相搭配，但真正困难的是控制整个系统运作的软体演算法。软体肩负功率输出控制优化提升效率，且也须要监控系统状态，以确保无线充电系统能安全运作。

　　事实上，软体也是无线充电主控IC厂商投入最多资源的部分。首先开发人员须了解软体控制要怎么影响无线充电系统的效率；无线充电供电端本身为一个可改变输出功率大小的平台，受电装置接收能量后，可转换充电或直接供电用，由于发送器（Tx）与接收器（Rx）没有实体连接，且相对位置并无固定，所以Tx输出功率大小到Rx所接收的功率大小并无法预期，所以须要透过控制系统使Rx接收到的功率为一稳定值。

　　至于实作的方式，为Rx在Tx发送的能量载波上直接透过负载调制反馈，并将Rx上的功率资讯回传至Tx，让Tx收到该资讯后，进行功率大小调整使Rx接收能量为一稳定值。由于这个方式是在Tx能量载波上进行资料传送，其无线充电系统目前实用频率约为125kHz上下，在这样的载波频率下资料传送速率难以提升，让Tx上的功率输出调整赶不上Rx上的负载变化，使Rx输出不稳定，此问题常见解法为Tx保持较高的输出功率，Rx收到能量后，由于功率偏高，其整流后的电压也就较为偏高。为了稳定输出，在Rx整流器后端都会配置降压稳压器，使最后输出电压为稳定值。

　　透过上述部分，工程师就可了解在Rx上整流器后与降压器前的电压控制很重要，此点电压过高在降压器上会形成很大的压差，并造成效率差与元件发热，反之此点电压过低会在当负载加大时，电压急下降造成输出不足的状况，此部分就是控制软体影响效率重要的关键。

　　简单来说，软体就是要调整设定Tx端的功率，使Rx端收到的功率为稳定值，在Rx端中降压器前端的电压可控制在效率最佳状态，此一运作非常复杂。

首先Tx端须正确解读出来自Rx端的资料讯号，困难在无线充电系统中能量载波的电源杂讯相当大，当Rx端输出为变动负载或加大功率状况下，其杂讯也随之变大，此部分的杂讯难以用硬体电路滤除，当讯号已于杂讯混杂的状况下，就须要透过软体演算取出应有的资料讯号，这是控制的第一步，也是许多无线充电系统要发展提高功率的难题。要从5瓦提升到10瓦经过数年都没有进展，主要就是无法解决加大功率