引言

無線充電技術在消費類市場表現出巨大的潛力。在不使用連線的情況下給電子設備充電不但可為便攜式設備用戶提供一種便利的解決方案，而且還讓廣大設計人員能夠尋找到更具創新性的問題解決方法。許多電池供電型便攜式設備均能受益于這種技術，從手機到電動汽車不一而足。

電感耦合方法可以實現高效和通用的無線充電。為了便于使用并且讓設計人員和消費者都受益，無線充電聯盟 （WPC） 制定出了一種標準。在供電設備（電力發射器，充電站）和用電設備（電力接收器，便攜式設備）之間創建了互操作性。WPC 成立于 2008 年，由亞洲、歐洲和美國的各行業公司組成，其中包括電子設備制造廠商和原始設備制造商 （OEM）。WPC 標準定義了電感耦合（線圈結構）的類型，以及低功耗無線設備所用的通信協議。在這種標準下工作的任何設備都可以與任何其他 WPC 兼容設備配對。這種方法的一個重要的好處是其利用這些線圈來實現電力發送器和電力接收器之間的通信。典型的應用圖，請參見圖 1。

1? 無線充電 WPC 標準

WPC 標準下，無線傳輸的“低功耗”就是說功耗僅為 0～5W。達到這一標準范圍的系統在兩個平面線圈之間使用電感耦合來將電力從電力發送器傳輸給電力接收器。兩個線圈之間的距離一般為 5mm。輸出電壓調節由一個全局數字控制環路負責，這時電力接收器會與電力發送器通信，并要求或多或少的功耗。該通信是一種通過反向散射調制從電力接收器到電力發送器的單向通信。在反向散射調制中，電力接收器線圈受到負載，從而改變電力發送器的電流消耗。我們對這些電流變化進行監控，并解調成兩個設備協同工作所需的信息。

WPC 標準定義了系統的三個主要方面——提供電力的電力發送器、使用電力的電力接收器以及這兩種設備之間的通信協議。下面，我們將詳細介紹這三個方面。

2? 電力發送器

電力傳輸方向始終是從電力發送器到電力接收器。電力發送器的關鍵電路是用于向電力接收器傳輸電力的一次線圈、驅動一次線圈的控制單元以及解調一次線圈電壓或者電流的通信電路。我們對電力發送器設計的靈活性進行了限制，旨在向電力接收器提供一致的電力和電壓電平。

電力接收器將自己作為電力發送器的一個兼容設備，同時也提供配置信息。一旦發射器開始電力傳輸，電力接收器就向電力發送器發送一些誤差數據包，從而要求或多或少的電力。一旦接收到一個“終止電力”消息，或者如果 1.25 秒以上都沒有接收到數據包，則電力發送器停止供電。沒有電力傳輸時，電力發送器則進入低功耗待機模式。

WPC 規范允許使用固定和移動配置。單個固定線圈（稱作類型 A1）為 TI 支持的解決方案。

電力發送器（其通常為一個平面用戶將電力接收器放置在上面）連接至電源。符合 WPC 標準的設備線圈起到了一個 50% 占空比諧振半橋的作用，其輸入為19-VDC（±1 V）。如果電力接收器需要或多或少的功率，則線圈頻率會發生變化，但會保持在 110 到 205kHz 之間，具體取決于功率需求。
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