無線充電應用的二次側整流橋應用方案介紹

如今，業(yè)界持續(xù)需要行動(on-the-go)電源管理，無線(感應式)充電方案在市場變得越來越普及。雖然能效不如現(xiàn)有有線充電方案高，但無線充電方案為消費者提供更多便利，亦省下了額外的充電線纜。無線充電的應用領域涵蓋可攜式電子產(chǎn)品、汽車，甚至是醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)。當今的高科技社會越來越渴求針對多種電子設備的便利充電方案。潛在的無線充電市場機會包括汽車、機場及家中應用。如今游戲平臺也為游戲控制器提供無線充電選擇，目的是為消費者提供更多便利。隨著無線充電技術變得更加流行，許多手機制造商已經(jīng)開始提供整合額外電路以使產(chǎn)品兼容無線充電的電池蓋。

無線充電并非新概念。電動牙刷和剃須刀使用這種充電方法已經(jīng)有些年頭了。消費者簡單地將設備置于基座(base unit)上來為電池充電，而不需要暴露的金屬觸點。無線充電減少或省去充電線纜，且能夠同時為多個設備充電，只要簡單地將它們置于同一個充電板上就可以了。

無線充電是透過使用空氣(air-core)變壓器來實現(xiàn)的。一次線圈位于充電板，二次線圈位于設備本身。充電板在二次線圈感應出電流，此電流透過手持設備內(nèi)的全橋整流器及額外電路，產(chǎn)生直流電壓來為電池充電。圖1顯示無線充電電路的方塊圖?；捎脴藴蕢κ讲遄╇?。一旦手持設備置于基座上，電池就開始充電。

　　圖1：無線充電電路架構圖。

變壓器基本塬理

當電流通過線圈時，就產(chǎn)生磁場。變壓器利用這基本屬性從一個線圈感應電流到另一個線圈。匝數(shù)比N指的是二次側線圈的匝數(shù)與一次側線圈匝數(shù)之比。

匝數(shù)比用于計算二次側線圈中感應的電壓和電流。二次側線圈產(chǎn)生的電壓可用下述等式來計算：

二次側線圈電流的計算等式如下：

變壓器可設計為不同的配置，并使用磁芯材料在二次線圈中感應出磁場。磁導率(?)衡量的是變壓器中產(chǎn)生磁場的有效性。換句話說，磁導率指的是變壓器能夠以多高的效率將電能提供給二次線圈。磁導率越高，變壓器將電能從一次傳輸?shù)蕉蔚男示驮礁?。?nèi)在高磁導率指的是真空磁導率，其定義為：

單位是牛頓每平方安培。相對磁導率的定義是特定材料的磁導率除以內(nèi)在高磁導率，即

如今業(yè)界使用最廣泛的材料是磁芯。錳鋅鐵氧體磁芯的相對磁導率是640或更高。然而，對于無線充電器而言，磁芯材料是空氣。這是因為一次線圈處于與二次線圈相隔離的基座中?？諝獾南鄬Υ艑适?，使變壓器的能效低得多。由于變壓器能效低，電路其它部分的能效就變得極為重要。

二次側整流橋

全橋整流器及濾波器電路通過感應在二次線圈的交流訊號產(chǎn)生a定直流電壓。圖2顯示使用4顆二極體體配置的全橋整流器電路。

　圖2：采用4顆二極體的全橋整流器配置

當二極體1和3正向偏置時，二極體2和4反向偏置，反之亦然。因此，整流橋的主要功率損耗就是兩個二極體上的正向壓降。標識極體的壓降約為0.7 V。這表示兩個二極體的功率損耗為：

蕭特基二極體的正向壓降要低得多，典型值約為0.4V。對于如圖2所示的整流橋配置而言，蕭特基二極體提供更高的能效。圖2中的輸入波形示例是正弦波，幅值為VPK。經(jīng)過整流的輸出的幅值為VPK，L期中的兩個半波都是正波。