TI：10W無線電源系統(tǒng)的設(shè)計技巧

　　在使用C0G(較大封裝，低串聯(lián)等效電阻(ESR))和X7R(較小封裝，較高ESR)時的熱性能差異是十分可觀的(圖5)。

　　圖5.電容器對熱性能的影響

　　較小的、高ESR電容器會成為RX印刷電路板(PCB)上溫度最高的地方。由這些電容器所導(dǎo)致的PCB溫度上升，會阻礙其散發(fā)集成電路(IC)本身產(chǎn)生的熱量，這也就意味著IC和PCB的總體溫度都會增加。又由于使用了較小的諧振電容器，總效率從80%下降到74%。

　　圖6顯示的是使用一個無線電源發(fā)射器(bq500215)與一個無線電源接收器(bq51025)、評估板(EVM)和適當(dāng)組件選擇組合配置的10W無線電力傳輸?shù)目傮w系統(tǒng)效率。

　　圖6. 在5V，7V和10V輸出設(shè)置時，10W電源系統(tǒng)的端到端效率

　　線圈選擇指南

　　bq500215發(fā)射器評估模塊使用一個無線電源聯(lián)盟(WPC)類型的29，10µH，30m?線圈，其額定電流為9A。除了10W接收器之外，這個線圈確保了與之前5W WPC類型接收器的兼容性。

　　在接收器端，應(yīng)該對線圈參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以匹配應(yīng)用的目標(biāo)輸出電壓。在需要5V輸出的情況下，RX線圈的標(biāo)稱電感值應(yīng)該在10µH范圍內(nèi);對于7V或10V的較高輸出電壓，RX線圈應(yīng)該在15µH的范圍內(nèi)。

　　雖然理想狀態(tài)是最大限度地減少線圈的直流電阻(DCR)，但是在較高的輸出電壓情況下，允許稍微地增加DCR來應(yīng)對較低的電流。圖7顯示的是兩個典型RX端線圈。所有RX和TX線圈組裝時需要背面屏蔽材料。

　　圖7. 針對5V，7V和10V輸出要求的典型RX線圈技術(shù)規(guī)格

　　電池充電時間比較

　　最后，執(zhí)行一個10W無線電源系統(tǒng)的原因是減少高容量電池的充電時間。圖8顯示了與bq24261 NVDC開關(guān)模式充電器組合使用時，使用5W和10W無線電源系統(tǒng)時針對3.1Ah鋰離子電池的充電時間。充電時間被大幅減少—從使用5W充電器時接近4個小時減少到使用10W充電器時的少于3小時。由于鋰離子電池充電算法的逐漸降低“漸止”屬性，總充電時間的減少值與提供的電源不直接成比例。然而，代表滿充電狀態(tài)大約70%的恒定電流到恒定電壓模式的轉(zhuǎn)換點減小到了原來的一半(圖8)。

　　圖8. 用10W無線電源系統(tǒng)減少電池充電時間

　　在設(shè)計一個完整的10W電源系統(tǒng)時，還有很多需要考慮在內(nèi)的其它細(xì)節(jié)。參考文獻(xiàn)[9-10]提供了使用TI 10W無線電源解決方案來實現(xiàn)一個系統(tǒng)的完整指南和設(shè)計計算結(jié)果。

　　參考文獻(xiàn)

　　1.無線電源聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)

　　2.Sengupta&Johns,“使用Qi協(xié)議的普遍兼容無線電源,”低功率設(shè)計

　　3.Tahar Allag,“無線電源接收器的測試和排錯,”應(yīng)用報告(SLUA724)，德州儀器(TI)，2014年8月

　　4.Johns, Antonacci,和Siddabatula,“設(shè)計一個用于無線電源系統(tǒng)的Qi兼容接收器,” 模擬應(yīng)用期刊 (SLYT479), 德州儀器(TI)，2012年3季度

　　5.Tahar Allag，“無線電源接收器布局布線指南,”應(yīng)用報告(SLUA710), 德州儀器(TI)，2014年6月

　　6.Ilya Kovarik,“構(gòu)建無線電源接收器

　　7.Jing Ye,“NVDC充電設(shè)計注意事項和權(quán)衡考慮”視頻教程

　　8.Würth Elektronik

　　9.Norelis Medina, 10W無線電源系統(tǒng)視頻演示

　　10.下載這些數(shù)據(jù)表：bq500215, bq51025, bq24261