導(dǎo)入高效能控制演算法　MI無線充電提升傳輸功率

無線充電電源傳輸功率正逐漸提升。隨著晶片控制演算法逐漸成熟，無線充電技術(shù)正大步邁向中功率應(yīng)用，未來支援中功率無線充電技術(shù)的終端產(chǎn)品充電速率可望快速攀升，且使用者的操作環(huán)境也將更為便利。

　　無線充電產(chǎn)品已在市面上流通一段時(shí)間，其大多是低于5瓦的手持產(chǎn)品之充電應(yīng)用，而這樣的產(chǎn)品并沒有將磁感應(yīng)（MI）無線充電的好處發(fā)揮到最大。無線充電的好處并非只有在手持裝置充電前后省去插拔電源接頭，在很多應(yīng)用上電源插頭（即導(dǎo)體接點(diǎn)）會有其他的問題產(chǎn)生，例如高濕度造成接點(diǎn)腐蝕、易然氣體環(huán)境于接點(diǎn)通電火花造成危險(xiǎn)、在振動或運(yùn)動物體無法精確連接場合等，都是無線充電應(yīng)用可發(fā)揮好處的應(yīng)用。

　　提高傳送功率　無線充電市場更遼闊

　　目前5瓦的充電能量應(yīng)用范圍有限，許多應(yīng)用其消耗電力較高，所以充電能量不足，會使裝置無法蓄滿電力，并且需要更長的充電時(shí)間。有鑒于此，提高無線充電功率是此一技術(shù)下一步發(fā)展的重要方向，且較無線充電要朝更長的傳輸距離來得更為實(shí)用。

　　無線充電的主要特性就是沒有傳送電力的導(dǎo)體接點(diǎn)，透過電磁能量穿過非導(dǎo)體將電力傳送到另一端。目前很多研究都試圖透過磁共振技術(shù)將傳送距離提高，并且能一對多個(gè)裝置充電，但仍有技術(shù)瓶頸須克服。例如電磁能量從發(fā)射源送出后，若沒有限制其在一個(gè)有限空間內(nèi)，則會造成很大的電磁干擾問題。到目前為止，尚未看到有可以解決磁共振相關(guān)問題的技術(shù)公開，在業(yè)界也看到原本研究磁共振技術(shù)的廠商開始與電磁感應(yīng)技術(shù)的陣營結(jié)盟，顯見磁共振技術(shù)確實(shí)尚未成熟。

　　毫無疑問，現(xiàn)階段電磁感應(yīng)還是主流技術(shù)，而在這個(gè)技術(shù)下傳送距離有限的瓶頸也無法突破，但電磁感應(yīng)并沒有失去無線充電最初的立意，即去除掉導(dǎo)體接點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中可解決各種環(huán)境下充電不便的困擾。此外，近距離的感應(yīng)電力傳送也帶來額外的好處，就是電磁能量會被限制在很小的區(qū)間內(nèi)，因此提高能量并不會有電磁干擾的問題，所以電磁感應(yīng)無線充電系統(tǒng)提高功率使應(yīng)用層面更廣為其必然方向。

　　左右無線充電系統(tǒng)效率　控制演算法角色吃重

　　無線充電提高傳送功率的技術(shù)問題為效率與安全，解決的方法為軟體演算所主導(dǎo)的控制方法。大多初投入無線充電的開發(fā)工程人員會一直拘泥于硬體電路探討，硬體電路為系統(tǒng)的基本架構(gòu)，且要提高效率也是需要高性能元件互相搭配，但真正困難的是控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的軟體演算法。軟體肩負(fù)功率輸出控制優(yōu)化提升效率，且也須要監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，以確保無線充電系統(tǒng)能安全運(yùn)作。

　　事實(shí)上，軟體也是無線充電主控IC廠商投入最多資源的部分。首先開發(fā)人員須了解軟體控制要怎么影響無線充電系統(tǒng)的效率；無線充電供電端本身為一個(gè)可改變輸出功率大小的平臺，受電裝置接收能量后，可轉(zhuǎn)換充電或直接供電用，由于發(fā)送器（Tx）與接收器（Rx）沒有實(shí)體連接，且相對位置并無固定，所以Tx輸出功率大小到Rx所接收的功率大小并無法預(yù)期，所以須要透過控制系統(tǒng)使Rx接收到的功率為一穩(wěn)定值。

　　至于實(shí)作的方式，為Rx在Tx發(fā)送的能量載波上直接透過負(fù)載調(diào)制反饋，并將Rx上的功率資訊回傳至Tx，讓Tx收到該資訊后，進(jìn)行功率大小調(diào)整使Rx接收能量為一穩(wěn)定值。由于這個(gè)方式是在Tx能量載波上進(jìn)行資料傳送，其無線充電系統(tǒng)目前實(shí)用頻率約為125kHz上下，在這樣的載波頻率下資料傳送速率難以提升，讓Tx上的功率輸出調(diào)整趕不上Rx上的負(fù)載變化，使Rx輸出不穩(wěn)定，此問題常見解法為Tx保持較高的輸出功率，Rx收到能量后，由于功率偏高，其整流后的電壓也就較為偏高。為了穩(wěn)定輸出，在Rx整流器后端都會配置降壓穩(wěn)壓器，使最后輸出電壓為穩(wěn)定值。

　　透過上述部分，工程師就可了解在Rx上整流器后與降壓器前的電壓控制很重要，此點(diǎn)電壓過高在降壓器上會形成很大的壓差，并造成效率差與元件發(fā)熱，反之此點(diǎn)電壓過低會在當(dāng)負(fù)載加大時(shí)，電壓急下降造成輸出不足的狀況，此部分就是控制軟體影響效率重要的關(guān)鍵。

　　簡單來說，軟體就是要調(diào)整設(shè)定Tx端的功率，使Rx端收到的功率為穩(wěn)定值，在Rx端中降壓器前端的電壓可控制在效率最佳狀態(tài)，此一運(yùn)作非常復(fù)雜。