磁感應(yīng)或磁共振，哪個(gè)更適合于無(wú)線充電？

　　在 WPC 規(guī)范中，接收器線圈相對(duì)于發(fā)送器線圈的位置有一些具體要求，以應(yīng)對(duì)效率問(wèn)題。這要求用戶對(duì)齊線圈，以最大限度地增大兩個(gè)線圈之間的耦合因數(shù)。在采用磁共振技術(shù)的情況下，自由定位以及能在磁場(chǎng)場(chǎng)中放置一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的能力給用戶帶來(lái)的更多便利。但是，用戶需要知道這種情況對(duì)傳送效率的影響，因?yàn)轳詈显O(shè)備之間的距離增大了。

　　根據(jù)要求，包括成本和尺寸的考量，一個(gè)或多個(gè)線圈的解決方案都可以用于磁感應(yīng)和磁共振這兩種技術(shù)。

　　采用基于 WPC 和 PMA 的磁感應(yīng)技術(shù)時(shí)，可以在很寬的頻率范圍內(nèi)傳送功率。用來(lái)傳送功率的諧振頻率是基于負(fù)載阻抗進(jìn)行選擇的。由于這種變化，所以與磁共振解決方案相比，磁感應(yīng)解決方案的 Q 值相對(duì)較低。只有在選定頻率和負(fù)載阻抗情況下，才能實(shí)現(xiàn)最佳效率。

　　采用磁共振技術(shù)時(shí)，由于功率僅通過(guò)特定諧振頻率傳送，所以 Q 值較大，而且要求在發(fā)送器和接收器中有匹配得非常緊密的諧振阻抗網(wǎng)絡(luò)。

　　無(wú)論是采用磁共振技術(shù)還是磁感應(yīng)技術(shù)，匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化都需要嚴(yán)格控制，因?yàn)檫@種變化會(huì)直接影響所傳送的功率。

　　在 WPC 1.1 中，諧振頻率可以在100kHz 至205kHz 的寬范圍內(nèi)選擇。這種情形與 PMA 規(guī)范類(lèi)似，在 PMA 中，頻率范圍為 277kHz 至 357kHz。不過(guò)，不久前頻率范圍已經(jīng)改變了，現(xiàn)在頻率范圍取決于輸入電源電壓。這些解決方案的典型 Q 值在 30 至 50 范圍內(nèi)。在基于A4WP 的解決方案中，由于頻率是固定的，諧振頻率和接收器與發(fā)送器之間的阻抗網(wǎng)絡(luò)需要合理緊密的匹配。典型情況下，與磁感應(yīng)解決方案相比，磁共振解決方案需要更高的 Q 值(50 至 100)?！　?/p>

 

　　電源管理

　　開(kāi)發(fā)高性能電源管理架構(gòu)對(duì)磁共振和磁感應(yīng)解決方案的成功實(shí)現(xiàn)有很大影響。在發(fā)送器方面，為了把電流引入諧振電路，進(jìn)行了 DC 到 AC 轉(zhuǎn)換。在磁感應(yīng)技術(shù)中，用半橋式或全橋式轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，而在磁共振技術(shù)中，電流是通過(guò)功率放大器引入的。功率放大器架構(gòu)和歸類(lèi)可能隨頻率、待機(jī)電流、效率、尺寸、成本以及應(yīng)用集成要求的不同而變化。在進(jìn)行這類(lèi)轉(zhuǎn)換時(shí)，需要仔細(xì)考慮如何減少門(mén)極、開(kāi)關(guān)、傳導(dǎo)、偏置、體二極管等損耗，以及如何減少寄生參數(shù)，例如外部元器件的等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)。對(duì)于開(kāi)發(fā)高性能的集成解決方案，這些都是關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。

　　根據(jù)輸入電壓的要求和設(shè)計(jì)架構(gòu)，工藝的選擇對(duì)優(yōu)化集成解決方案有很大影響。在系統(tǒng)中有多個(gè)控制環(huán)路，整個(gè)控制環(huán)路的穩(wěn)定性對(duì)高性能解決方案總體的成功有很大影響。在磁感應(yīng)和磁共振技術(shù)中，通過(guò)有效的電源管理，可以實(shí)現(xiàn)相似的性能和效率。

　　通信

　　為了功率的成功傳送，發(fā)送器需要識(shí)別正確耦合的接收器。在 WPC 和 PMA 解決方案中，發(fā)送器周期性地發(fā)出測(cè)試信號(hào)，以搜索接收器。識(shí)別出接收器以后，就進(jìn)行功率傳送。這類(lèi)解決方案采用固定頻率調(diào)制進(jìn)行通信。其他一些通信方法有幅度、功率、電流和脈沖寬度調(diào)制(PWM)。如果發(fā)送和接收之間的匹配網(wǎng)絡(luò)能夠容許較寬范圍的頻率變化，那么所有這些調(diào)制方法都可以使用。

　　在 A4WP 磁共振解決方案中，發(fā)送和接收匹配網(wǎng)絡(luò)是嚴(yán)格匹配的，所以不能采用頻率調(diào)制。不過(guò)，如果負(fù)載是固定的，那么就有可能采用幅度調(diào)制。如果不影響接收器的性能，那么就可以采用功率和電流調(diào)制。在移動(dòng)應(yīng)用中，由于負(fù)載基于功能要求而變化，所以基于上述調(diào)制方案開(kāi)發(fā)解決方案是有挑戰(zhàn)性的，而且很可能在大小和成本上都不夠?qū)嵒?。A4WP 選擇籃牙或ZigBee 作為標(biāo)準(zhǔn)通信方法。使用這些方法很便利，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)存在于移動(dòng)解決方案之中了。此外，對(duì)于發(fā)送器而言，通過(guò)識(shí)別不同的接收器向多個(gè)設(shè)備傳送功率也很便利。還有一些其他的類(lèi)似方法可用來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的目的。

　　通信也用來(lái)提供功率傳送狀態(tài)信息，例如異物檢測(cè)(FOD)、耦合狀態(tài)甚至可能是對(duì)齊指導(dǎo)信息(AGI)。電磁場(chǎng)中的金屬等異物，由于其材料的導(dǎo)電性，可以引起溫度上升。不管采用什么技術(shù)，都有可能出現(xiàn)這種問(wèn)題。

　　為了最大限度地提高磁感應(yīng)技術(shù)的效率，有必要準(zhǔn)確檢測(cè)發(fā)送和接收端的電壓和電流。其他功能，例如負(fù)載反射效應(yīng)、電流感應(yīng)以及調(diào)制和解調(diào)的定時(shí)及其在閉合環(huán)路系統(tǒng)中的影響，對(duì)于保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保通信的成功，是至關(guān)重要的。其他挑戰(zhàn)，例如滿足美國(guó)“加州環(huán)境協(xié)會(huì)(California Environmental Association，簡(jiǎn)稱(chēng)CEA)以及美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)第15章和第18章等法規(guī)的要求，也會(huì)影響系統(tǒng)的總體效率。

　　合乎情理的結(jié)論是，就具體應(yīng)用而言，最佳解決方案要根據(jù)所要求的功能和性能而定。如果要求在X、Y 和Z 方向自由定位或多設(shè)備充電能力，那么磁共振可能是首選解決方案。如果要求高效率并嚴(yán)格遵守法規(guī)，那么符合 WPC 要求的解決放案也許是最佳選擇。不過(guò)，毫無(wú)疑問(wèn)的是，能無(wú)縫識(shí)別基于磁感應(yīng)或磁共振的耦合設(shè)備并能有效和高效傳送功率的多模式解決方案，將是這些應(yīng)用的理想解決方案。

　　IDT和高通公司已經(jīng)開(kāi)展合作，支持IDT開(kāi)發(fā)基于高通的 WiPower 技術(shù)的，面向消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的集成電路。此款 IC 的設(shè)計(jì)滿足了高通公司新的近距離磁共振無(wú)線充電解決方案的要求。這些解決方案能使消費(fèi)電子產(chǎn)品的充電不受空間上的限制，例如手機(jī)以及其他電池供電/低功率的直接充電設(shè)備等。IDT的磁共振解決方案系列正在擴(kuò)展，基于英特爾超級(jí)本生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)線充電技術(shù)，開(kāi)發(fā)了接收器和發(fā)送器解決方案。IDT還與英特爾合作開(kāi)發(fā)了無(wú)線充電技術(shù)芯片(Wireless Charging Technology Chips)。英特爾選定IdT為其開(kāi)發(fā)基于它的無(wú)線磁共振充電技術(shù)的集成發(fā)送器和接收器芯片組。英特爾與IDT的共同目標(biāo)是，針對(duì)超級(jí)本、一體化(AiO)PC、智能手機(jī)和獨(dú)立充電器，提供有效的參考設(shè)計(jì)。