解析：一种无线充电识别电路的设计

　3　识别电路的设计

　　原边电路如图1所示，其中，控制、驱动电路用U1代替；副边电路如图2所示，其中，降压、稳压电路用U2代替。副边电路采用并联补偿方式，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，增加一个由电容和2个开关管组成的电路，单片机通过控制开关管达到改变原副线圈耦合程度的目的。原边电路采用半桥谐振电路和串联补偿方式。电压采样电路如图3所示。通过并联感应线圈的电阻，取其分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大小变化作为保护控制电路的回馈信号，其中，

　　图1　原边电路

　　图2　副边电路

　　图3　电压采样电路

　　用LM319判定原边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。

　　原边单片机接收来自LM319的电压判别信号。原边单片机的工作时间分为识别阶段和充电阶段。在识别阶段，若单片机收到预设信号，则发出使能信号，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态。

　　3.1　副边单片机设计

　　副边单片机的程序流程如图4所示。为了与原边同步，副边单片机并非一启动就输出8个高低电平，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会积累电荷，电压升高并维持一定的时间。单片机就可以通过检测第6引脚的电压是否为高电平来确定原边电路是否向副边电路发送能量。开始后，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，则单片机执行下一步动作；若不是高电平，则单片机继续检测第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个高低电平的驱动电压，以使副边感应电路有节奏地改变耦合系数。

　　在发送完8个高低驱动电平后，单片机就一直检测第6引脚是否为低电平。若是高电平，则说明原边一直都在向副边发送能量，此时原副边线圈处于较大的耦合系数状态下，副边电路可以高效地接收原边电路向副边电路发送的能量；若是低电平，则说明本次循环结束，或者受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　原边单片机设计

　　原边单片机的工作时间分为2个阶段：识别阶段和充电阶段。在识别阶段，若单片机收到预设的信号，则单片机发出使能信号，电路进入充电阶段；若在规定的周期内，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态，直到下一个循环。

　　假设副边电路发送的是10101010八位高低驱动电平，则其反射到原边电路，经过电压采样电路的采样，原边单片机最终检测到的电压应该是10101010八位高低判别电平。在原边单片机启动后，原边单片机进入识别阶段，原边单片机先发出16个周期的使能信号，让控制电路能正常工作；单片机不停地检测电压采样电路的电压，只要检测到的采样电压与预设值相符，单片机立即进入充电阶段；若单片机检测到的电压与预设值不相符，并且达到了16个检测周期，则判定原边电路没有检测到相符的接收模块，单片机关断使能信号，无线充电器进入低功耗待机阶段；待机结束后，单片机进入下一个循环。在充电阶段，若电压采样电路出现连续的8个高电平，则认为副边电路已远离原边电路，或是副边电路出现了开路、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。

更多无线充电技术解析/应用案例/市场分析,竟在[无线充电技术应用沙龙]，报名戳这！

　　图5　原边单片机程序流程

　　4　结束语

　　介绍了无线充电技术QI标准中的通信协议，分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识别电路。通过对副边电路补偿电容容量的控制，有节奏地改变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，最终达到识别副边电路的目的。通过适当设计待机时间的长短，达到降低待机功耗的目的。

更多无线充电技术解析/应用案例/市场分析,竟在[无线充电技术应用沙龙]，报名戳这！