A.選擇

　　在此階段中，電力發(fā)射機(jī)檢測(cè)其表面物體的放置或移除情況。電力發(fā)射機(jī)可通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。如果電力發(fā)射機(jī)偵測(cè)到一個(gè)或多個(gè)物體，它將嘗試定位這些物體并區(qū)分潛在的電力接收機(jī)和異物。在一些情況下，電力發(fā)射機(jī)應(yīng)嘗試選擇一個(gè)原電池和一個(gè)電力接收機(jī)，用于電力傳輸。如果電力發(fā)射機(jī)選擇一個(gè)原電池和一個(gè)電力接收機(jī)，它應(yīng)進(jìn)入ping測(cè)試階段。另一方面，如果電力發(fā)射機(jī)無(wú)法識(shí)別潛在的電力接收機(jī)或逾時(shí)，它將進(jìn)入操作的待命模式。

　　B. Ping測(cè)試

　　在ping測(cè)試階段，電力發(fā)射機(jī)應(yīng)執(zhí)行一次數(shù)字訊號(hào)ping測(cè)試，檢查潛在的電力接收機(jī)是否為電力接收機(jī)或該接收機(jī)是否需要電力傳輸。因此，電力發(fā)射機(jī)在65ms的最大時(shí)期內(nèi)在初級(jí)線圈提供電力。電力接收機(jī)必須在該時(shí)間內(nèi)通過(guò)負(fù)載調(diào)變的方式進(jìn)行回復(fù)。完成ping測(cè)試階段后，系統(tǒng)將進(jìn)入下一階段，即識(shí)別和組態(tài)階段。如果沒(méi)有完成ping測(cè)試階段，系統(tǒng)將返回前一階段，即：選擇階段。

　　C.識(shí)別和組態(tài)

　　在識(shí)別和組態(tài)階段中，電力發(fā)射機(jī)將識(shí)別電力接收機(jī)，且電力接收機(jī)將傳輸組態(tài)信息，如電力接收機(jī)的基本裝置標(biāo)識(shí)符、電力接收機(jī)期望提供到整流器輸出端的最大功率量以及提供到電力發(fā)射機(jī)的最大功率量。電力發(fā)射機(jī)接收此信息，并調(diào)整工作點(diǎn)，然后進(jìn)入電力傳輸階段。如果電力發(fā)射機(jī)不能從電力接收機(jī)處正確接收識(shí)別和組態(tài)信息，無(wú)論何種原因，如電力接收機(jī)可能沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)或電力發(fā)射機(jī)可能沒(méi)有解調(diào)所需信息，電力發(fā)射機(jī)都將返回到前一階段，即：選擇階段。

　　D.電力傳輸

　　在電力傳輸階段，電力發(fā)射機(jī)將向電力接收機(jī)提供連續(xù)電力，并調(diào)整電力傳輸工作點(diǎn)，以響應(yīng)從電力接收機(jī)收到的控制數(shù)據(jù)。在電力傳輸階段，電力發(fā)射機(jī)應(yīng)監(jiān)測(cè)電力傳輸參數(shù)。如果任何參數(shù)超出限定值，它將中斷電力傳輸并返回到選擇階段。最后，電力發(fā)射機(jī)從電力接收機(jī)處收到結(jié)束傳輸包時(shí)將結(jié)束電力傳輸。例如，當(dāng)電池充滿時(shí)，電力接收機(jī)不需要再對(duì)電池充電。此時(shí)，它應(yīng)發(fā)送結(jié)束電力傳輸包信息到電力發(fā)射機(jī)，以結(jié)束電力傳輸。然后，系統(tǒng)將返回到選擇階段。系統(tǒng)將保持在前三個(gè)階段，直到新的電力接收機(jī)放置于電力發(fā)射機(jī)上或組態(tài)信息變更。

　　分立式無(wú)線充電器解決方案

　　我們可以使用一些分立式裝置輕松設(shè)計(jì)出符合上述Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電器系統(tǒng)。圖9顯示了無(wú)線充電器分立式解決方案之一。

　　圖9.分立式無(wú)線充電器解決方案。

　　在發(fā)射機(jī)側(cè)，微控制器單元(MCU)用于控制整個(gè)發(fā)射機(jī)的功能。該MCU產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)變(PWM)波來(lái)驅(qū)動(dòng)閘極驅(qū)動(dòng)器。PWM的頻率和占空比由MCU控制。MCU根據(jù)從接收機(jī)收到的錯(cuò)誤控制包控制這兩個(gè)參數(shù)。FAN73932是一款半橋閘極驅(qū)動(dòng)器，它把收到的矩形波轉(zhuǎn)換成兩個(gè)非重迭訊號(hào)，以驅(qū)動(dòng)低端和高端MOSFET產(chǎn)品。直流-交流功能通過(guò)該裝置和兩個(gè)N信道MOSFET產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。發(fā)射線圈由交流波驅(qū)動(dòng)。串聯(lián)電容用于形成一個(gè)帶有發(fā)射線圈的串聯(lián)諧振電路，以實(shí)現(xiàn)更好的電力傳輸性能。可通過(guò)這種方式傳輸電力。FAN8303是一個(gè)為MCU電源提供5V電壓的直流-直流轉(zhuǎn)換器。其他部分用于通訊。電容用于捕捉來(lái)自線圈的電壓，并將該電壓送到MCU ADC，以獲取通訊信息。我們也可使用一個(gè)感應(yīng)電阻和一個(gè)電壓放大器，以檢查發(fā)射線圈的電流變化。

　　在接收機(jī)側(cè)，也使用一個(gè)MCU來(lái)控制接收機(jī)的所有動(dòng)作。帶有接收線圈的串聯(lián)諧振電路由一個(gè)電容形成。當(dāng)接收線圈位于發(fā)射線圈上時(shí)，可以在該串聯(lián)諧振電路末端獲得交流電壓。交流-直流功能通過(guò)具有兩個(gè)N信道MOSFET產(chǎn)品和兩個(gè)二極管的全橋整流器實(shí)現(xiàn)。直流電壓在該電路輸出端實(shí)現(xiàn)。該電壓可通過(guò)穩(wěn)壓電容實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。此電壓通過(guò)直流-直流轉(zhuǎn)換器(FAN8303)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，并在FAN8303裝置的輸出端可獲得用于MCU電源的5V穩(wěn)定電壓。當(dāng)MCU上電時(shí)，它控制兩個(gè)MOSFET產(chǎn)品與發(fā)射機(jī)進(jìn)行通訊。整個(gè)無(wú)線系統(tǒng)通過(guò)這種方式進(jìn)行組態(tài)。完成正確組態(tài)后，MCU將打開(kāi)輸出開(kāi)關(guān)。輸出電壓也可用于為便攜設(shè)備充電。充電電流和輸出電壓由MCU監(jiān)測(cè)，以獲知何時(shí)需要結(jié)束充電。

　　在軟件方面，圖10顯示了無(wú)線充電器發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的簡(jiǎn)要流程圖。

　　圖10軟件流程圖。

　　通過(guò)這種無(wú)線充電器系統(tǒng)，系統(tǒng)可獲得效率約為69%的5W充電電源。

　　結(jié)論

　　無(wú)線充電器是傳統(tǒng)技術(shù)在便攜設(shè)備市場(chǎng)的新型應(yīng)用。WPC Qi標(biāo)準(zhǔn)有利于無(wú)線充電器的普及。借助該標(biāo)準(zhǔn)，我們可輕松設(shè)計(jì)出無(wú)線充電器系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)要介紹了幾款用于該系統(tǒng)的分立式裝置。此外，Qi標(biāo)準(zhǔn)的所有功能均可實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)是一種可廣泛使用的低成本無(wú)線充電器解決方案。