无线充电器技术和解决方案

从该图中我们可以看出，当Q值变小时，谐振频率点的电压传递函数曲线变化更明显。在这种情况下，电压传递函数对频率极为敏感，无法轻松地将输出保持稳定。另一方面，当Q值变大时，谐振频率的曲线变化变慢，但电压传递函数变得极低。要获得相同的输出电压，我们必须在发射器上施加更大的输入电压和电流，而这会显著降低效率。因此我们需要仔细选择合适的Q值。和往常一样，范围为4至6之间。

(2) 耦合因数。

在等式7中，K称为耦合因数。正如我们所知，发射器产生磁通量。到达接收器的磁通量越多，线圈耦合的越好。耦合因数用于测量此耦合度。耦合因数值介于0和1之间，其中0是指发射器线圈和接收器线圈是独立的，而1是指它们完美耦合。当线圈完美耦合时，发射器线圈产生的磁通量全部被接收器线圈收集。

                                                                      图4 具有不同耦合因数的电压传递函数

图4显示耦合因数如何影响电压传递函数曲线。从该图中，可以发现有一个k值，其中电压传递函数达到峰值，这表示实现了最大性能。因此良好耦合的线圈对于获得更佳的系统性能至关重要。

WPC无线充电器标准

为设立一个称为"Qi"的短距离移动设备无线功率传输标准，创建了无线充电联盟。WPC标准定义低功率无线设备中的电感耦合工作方法以及功率发射器和接收器之间的通信协议。它还定义从发射器到接收器传输的最大功率为5 W，发射器线圈与接收器线圈之间的典型距离为5 mm。基本系统原理图如图5所示。依据WPC标准工作的任何设备都可与任何其他符合WPC标准的设备配合使用。在Qi标准V1.1中，添加了异物检测(FOD)功能。

                                                                                            图5 基本系统

(1) 功率发射器

WPC标准中有三种功率发射器类型： 导向定位、具有移动线圈的自由定位以及具有线圈矩阵的自由定位如图6中所示。

                                                                                  图6 三种功率发射器定位类型

使用导向定位，接收器线圈中心必须与发射器线圈中心对齐。否则，传输功率和传输效率将显著降低。因此，发射器线圈和接收器线圈中使用了两个磁体以便对准和会聚磁力线。

自由定位是较好的发射器类型，因为它使最终用户能够方便地进行无线充电。有两个子类型来实现此功能。一个是移动发射器线圈，另一个是发射器线圈矩阵。在第一种类型中，当接收器放在发射器表面时，发射器通过移动线圈与接收器线圈对齐，然后传输功率。在第二种类型中，发射器线圈由线圈矩阵形成。当接收器放在发射器上时，将会激活接收器线圈周围的一个或多个线圈，并向接收器传输功率。

功率发射器有一个DC或AC块，例如，一个半桥连接至串联谐振电路。Cp和Lp参数及输入电压因发射器不同而异。DC至AC开关的工作频率在110 KHz时为正常，为控制功率可能会变为205 KHz。谐振回路也用于优化功率传输。

功率发射器也有一个通信块以解调接收器的功率传输控制信息。其由电压或电流检测电路形成。

(2) 功率接收器

功率接收器通常是便携设备，其硬件设计比发射器更简化。通常包括四个部件： 功率提取块、全桥整流电路、电压调节块和通信控制块。

功率提取块由包括接