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无线充电技术设备的实现

2013-04-19 07:49
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  引言

  无线充电技术在消费类市场表现出巨大的潜力。在不使用连线的情况下给电子设备充电不但可为便携式设备用户提供一种便利的解决方案,而且还让广大设计人员能够寻找到更具创新性的问题解决方法。许多电池供电型便携式设备均能受益于这种技术,从手机到电动汽车不一而足。

  电感耦合方法可以实现高效和通用的无线充电。为了便于使用并且让设计人员和消费者都受益,无线充电联盟(WPC)制定出了一种标准。在供电设备(电力发射器,充电站)和用电设备(电力接收器,便携式设备)之间创建了互操作性。WPC 成立于 2008 年,由亚洲、欧洲和美国的各行业公司组成,其中包括电子设备制造厂商和原始设备制造商(OEM)。WPC 标准定义了电感耦合(线圈结构)的类型,以及低功耗无线设备所用的通信协议。在这种标准下工作的任何设备都可以与任何其他 WPC 兼容设备配对。这种方法的一个重要的好处是其利用这些线圈来实现电力发送器和电力接收器之间的通信。典型的应用图,请参见图 1。

无线充电结构示意图

  1  无线充电WPC 标准

  WPC 标准下,无线传输的“低功耗”就是说功耗仅为0~5W。达到这一标准范围的系统在两个平面线圈之间使用电感耦合来将电力从电力发送器传输给电力接收器。两个线圈之间的距离一般为 5mm。输出电压调节由一个全局数字控制环路负责,这时电力接收器会与电力发送器通信,并要求或多或少的功耗。该通信是一种通过反向散射调制从电力接收器到电力发送器的单向通信。在反向散射调制中,电力接收器线圈受到负载,从而改变电力发送器的电流消耗。我们对这些电流变化进行监控,并解调成两个设备协同工作所需的信息。

  WPC 标准定义了系统的三个主要方面——提供电力的电力发送器、使用电力的电力接收器以及这两种设备之间的通信协议。下面,我们将详细介绍这三个方面。

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