1.無(wú)線電源傳輸之優(yōu)點(diǎn)

在兩個(gè)裝置之間，無(wú)實(shí)體纜線連接而能傳輸電源之方式有許多優(yōu)點(diǎn)：

• 在兩裝置之間完全的電流隔離，可使應(yīng)用更加安全。
• 電源接收器可完全封閉，使應(yīng)用裝置較易達(dá)到完全防水。
• 省去體積較大的連接器可使整體應(yīng)用的體積減少，對(duì)于如藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表和健康（醫(yī)療）等方面的穿戴式裝置而言，是非常重要的。
• 非接觸式的電源傳輸非常方便：無(wú)需插上或拔出連接器，只需將接收器放在發(fā)射器的表面上，即可開(kāi)始電源傳輸。
• 無(wú)線電源傳輸多用于行動(dòng)裝置電池的充電，因此也常被稱為「無(wú)線充電」。

圖一顯示使用無(wú)線電源傳輸之應(yīng)用。

圖1：無(wú)線電源傳輸之應(yīng)用

2.無(wú)線電源傳輸之原理

3.無(wú)線電源的標(biāo)準(zhǔn)

隨著需要定期充電的便攜設(shè)備（如手機(jī)，平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)）的用量的增加，無(wú)線電源聯(lián)盟（Wireless Power Consortium ，WPC）于2008年成立，其使命為制定在電子裝置之間進(jìn)行無(wú)線電源傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。 2009年，WPC 推出了命名為Qi 的低功率標(biāo)準(zhǔn)，使得任何符合 Qi 標(biāo)準(zhǔn)的裝置之間能夠以磁感應(yīng)方式傳輸5W以下的電源。

目前，針對(duì)無(wú)線電源傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)有三種：Qi，PMA和A4WP。Qi和PMA 都是應(yīng)用磁感應(yīng)原理，而A4WP則是采用諧振感應(yīng)原理。表一顯示了這三種標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。

圖4：不同無(wú)線電源標(biāo)準(zhǔn)之異同

Qi 和PMA標(biāo)準(zhǔn)的性能非常接近，容許電源傳輸在短距離（通常約為5毫米）上對(duì)單一接收裝置進(jìn)行，發(fā)射器和接收器之線圈必須對(duì)齊以實(shí)現(xiàn)高效率的電源傳輸，兩裝置之間的通訊透過(guò)所傳輸?shù)碾娫葱盘?hào)進(jìn)行，避免了額外硬件的使用。Qi和PMA在通訊協(xié)議上是有差異的。

Rezence（先前的稱呼是A4WP）使用磁諧振感應(yīng)耦合技術(shù)， 允許在較大的距離下 (高達(dá)約50毫米) 傳輸電源，發(fā)射器和接收器之線圈不需要很好地對(duì)齊，其缺點(diǎn)是全系統(tǒng)效率較低，能傳輸?shù)墓β瘦^低。接收器和發(fā)射器之間以藍(lán)牙作為通訊手段，這使多個(gè)設(shè)備之間的通訊成為可能，因此容許多個(gè)裝置從一個(gè)發(fā)射器接收電源。由于需要額外的硬件實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙連接，此解決方案的成本較高。

Qi WPC 1.1*低功率標(biāo)準(zhǔn)（5W）是目前被最廣泛采用的手機(jī)無(wú)線供電方法。

*新的WPC 1.2標(biāo)準(zhǔn)已于2015年6月發(fā)布，RT1650接收器可以兼容WPC 1.1和WPC 1.2。

4. Qi無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)之簡(jiǎn)介

Qi WPC 1.1標(biāo)準(zhǔn)定義了磁感應(yīng)式無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)中所有重要的參數(shù)，如電源發(fā)射器和接收器的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制和通訊接口等方面，其基本方塊圖如圖5所示。

發(fā)射器用交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈，同時(shí)對(duì)交流電壓和電流信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控。接收線圈被放置在發(fā)射線圈之上。藉由磁感應(yīng)，在接收器線圈上可生成交流電壓，此信號(hào)被導(dǎo)入整流器整流后，即可得到直流輸出電壓，再經(jīng)由穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后，即可用于驅(qū)動(dòng)應(yīng)用之負(fù)載。

輸出功率的調(diào)節(jié)通過(guò)單向的數(shù)字控制回路完成。通過(guò)對(duì)接收到的交流電源訊號(hào)進(jìn)行調(diào)制的反向散射方法，接收器持續(xù)不斷地將功率需求訊號(hào)回送給發(fā)射器。發(fā)射器對(duì)這些電源需求訊號(hào)進(jìn)行解調(diào)與譯碼并調(diào)整線圈驅(qū)動(dòng)之訊號(hào)后，即可改變要供應(yīng)給接收器的功率。

圖5：Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)

WPC 1.1定義了數(shù)種發(fā)射器類(lèi)型，有固定式單線圈系統(tǒng)、多線圈系統(tǒng)和可自動(dòng)定位發(fā)射線圈以達(dá)到最佳電源傳輸效果的可動(dòng)線圈等類(lèi)型。功率級(jí)可以是半橋諧振式或全橋諧振式，而所發(fā)射功率之調(diào)整可透過(guò)增加或減少 交流 信號(hào)的振幅或改變交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率來(lái)達(dá)成。

典型的無(wú)線電源傳輸之操作順序如下：

• 在低功耗待機(jī)模式下，發(fā)射器會(huì)定期送出一固定頻率的「模擬回音檢測(cè) (PING)」信號(hào)以檢查是否有接收器的存在。若在發(fā)射器線圈上出現(xiàn)了接收器，發(fā)射器就會(huì)偵測(cè)到功率級(jí)的諧振有些變化，然后就會(huì)立即切換到「數(shù)字回音檢測(cè) (PING)」?fàn)顟B(tài)。（注：某些發(fā)射器如Nokia DT601就不使用類(lèi)比回音檢測(cè)而僅僅使用數(shù)位回音檢測(cè)方法進(jìn)行接收器的檢測(cè)。）
• 發(fā)射器所發(fā)出的數(shù)字回音檢測(cè)信號(hào)具有足夠的能量，可以啟動(dòng)接收器的通訊功能，并藉由調(diào)制出「訊號(hào)強(qiáng)度」封包的數(shù)字回音檢測(cè)訊號(hào)而作出響應(yīng)。在成功接收「訊號(hào)強(qiáng)度」封包后，發(fā)射器會(huì)維持電源訊號(hào)，使系統(tǒng)進(jìn)到下一個(gè)階段。
• 在辨識(shí)及配置 (identification and configuration) 階段，接收器會(huì)將包含接收器的WPC版本信息和其他配置訊息 (如所需的最大輸出功率)的數(shù)據(jù)封包發(fā)送給發(fā)射器。
• 完成配置后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入電源傳輸階段。此時(shí)接收器會(huì)測(cè)量整流后的電壓，然后送出「誤差」封包使發(fā)射器可增加或減少所傳輸?shù)墓β?。接收器的「誤差封包」主要是為了能控制發(fā)射器所發(fā)射的功率，好讓在接收器之整流器的輸出上有足夠的電壓能提供給后置的穩(wěn)壓器，并得以維持穩(wěn)定的輸出電壓。此外，接收器會(huì)定期送出一個(gè)「收到功率」封包到發(fā)射器；如果發(fā)射器發(fā)現(xiàn)「收到功率」和所發(fā)射功率之間的差異過(guò)大，就會(huì)關(guān)閉系統(tǒng)，這是為了確保電源傳輸?shù)陌踩Ｈ粼陔娫磦鬏斀缑嫔嫌校ń饘伲┊愇?，該物體可能被雜散磁場(chǎng)加熱，因而導(dǎo)致危險(xiǎn)的出現(xiàn)。
• 如果接收器不再需要接受任何電源（例如其電池已完全充電）時(shí)，它就會(huì)送出一個(gè)「結(jié)束功率傳輸」封包，而發(fā)射器即回到低功率之待機(jī)模式。

WPC的通訊流程示于圖六。

圖6：PWC通訊流程

5. 無(wú)線電源接收器RT1650之特點(diǎn)

RT1650是高集成度的無(wú)線電源接收器，它集成了MCU和可多次寫(xiě)入的MTP存儲(chǔ)器，可以極大的靈活性去滿足各種標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用的需要。當(dāng)使用預(yù)設(shè)的固件時(shí)，它符合WPC 1.1低功率標(biāo)準(zhǔn)，支持輸出5W的功率。通過(guò)對(duì)固件的某些改變，RT1650就可以工作在WPC 1.2.0的中功率配置下，輸出功率可上升到7.5W。最大輸出功率可通過(guò)在MTP存儲(chǔ)器中寫(xiě)入不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。RT1650也可經(jīng)配置支持PMA標(biāo)準(zhǔn)。

RT1650內(nèi)部包含高效率的全同步整流器和后置的低壓差、1.5A線性電壓調(diào)節(jié)器（LDO）。通過(guò)特別的余量控制系統(tǒng)對(duì)LDO的輸入電壓余量進(jìn)行調(diào)節(jié)，可在瞬態(tài)響應(yīng)特性和系統(tǒng)效率之間進(jìn)行平衡優(yōu)化。

所有符合WPC規(guī)范的通訊過(guò)程、系統(tǒng)監(jiān)控和故障檢測(cè)都由內(nèi)置的32位ARM Cortex-M0 進(jìn)行掌控，還有I²C總線和可編程的GPIO引腳可與系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行通訊實(shí)現(xiàn)需要的控制功能。

除了支持從接收器到發(fā)射器的ASK通訊，RT1650也支持對(duì)由發(fā)射器發(fā)送給接收器的FSK（移頻鍵控）通訊信號(hào)進(jìn)行解碼，這可用于對(duì)中功率發(fā)射器進(jìn)行識(shí)別，對(duì)其它擴(kuò)展信息的解碼也不在話下。它有高精度的10位ADC用于對(duì)接收到的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量，還有特殊的算法可對(duì)接收器功率損失進(jìn)行計(jì)算，完成精確的接收功率匯報(bào)。

RT1650同時(shí)支持來(lái)自適配器和無(wú)線傳輸?shù)碾娫摧斎耄袃蓚€(gè)MODE輸入端可用于使能或禁止特定的輸入，還支持NTC溫度檢測(cè)和可編程的溫度控制，它采用了小型的、具有很好的熱性能的 3mmX3.5mm 48B CSP封裝。

圖7：RT1650功能方框圖

6. 無(wú)線功率傳輸?shù)膶?shí)際范例

下面的案例展示的是Nokia DT601發(fā)射器和Richtek RT1650接收器的組合，我們可以從中看到一個(gè)典型的5W無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)是如何工作的。Nokia的這款發(fā)射器采用WPC所定義的A11類(lèi)型的設(shè)計(jì)，其電源輸入為5V，它和RT1650接收器一樣，都符合WPC 1.1的低功率(5W)標(biāo)準(zhǔn)，外形尺寸小，是一種低成本的解決方案。

圖8：使用NOKIA DT601和RT1650的無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)案例

功率級(jí)

雖然WPC 1.1規(guī)范是基于磁感應(yīng)技術(shù)的，發(fā)射器和接收器也都使用串聯(lián)連接的LC電路并被調(diào)諧至100kHz的頻率上，但實(shí)際的工作頻率總是高于此串聯(lián)諧振頻率的，這與磁諧振技術(shù)并不相同。在磁諧振技術(shù)中，工作頻率總是與LC諧振頻率相同，與采用非諧振耦合的方法相比，它能提供改善了的功率傳輸過(guò)程。

Nokia DT601發(fā)射器的功率級(jí)采用MOSFET全橋?qū)Υ?lián)連接的LC電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。按照WPC 1.1標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，A11發(fā)射器采用的電感量為6.3μH，串聯(lián)電容為400nF，合成起來(lái)的諧振頻率為100kHz。在我們使用的接收器中，接收線圈也是連接成串聯(lián)諧振電路的形式，我們使用了電感量為13.3μH的TDK電感，其型號(hào)為 WR483265-15F5-G 其厚度為1.1mm。接收器的LC串聯(lián)電路應(yīng)該同樣諧振在100kHz頻率上，這應(yīng)該發(fā)生在接收器線圈和發(fā)射器藕合在一起的時(shí)候。為了做到這一點(diǎn)，我們應(yīng)當(dāng)將線圈放置在發(fā)射器線圈之上，使其空間位置以及屏蔽狀況和真實(shí)的應(yīng)用狀態(tài)相仿，在不加電的情況下測(cè)量該線圈的電感量。在此案例中，實(shí)際測(cè)量到的電感量為18.2μH，于是，我們可用下述公式計(jì)算出與之串聯(lián)的電容量

其中，Ls 是接收器線圈被放置在發(fā)射器上時(shí)測(cè)量所得的電感量。為了得到100kHz的諧振頻率，C1的值應(yīng)該是 140nF，這可通過(guò)將3只47nF的電容并聯(lián)在一起獲得。

按照WPC標(biāo)準(zhǔn)，一只并聯(lián)電容需要被添加在接收器的LC電路上以形成并聯(lián)諧振，并聯(lián)諧振的現(xiàn)象可被用于檢測(cè)是否有接收器被放置在發(fā)射器上。整個(gè)電路的并聯(lián)諧振頻率應(yīng)該被設(shè)定為1MHz，并聯(lián)電容的計(jì)算公式為

其中，Ls是接收線圈的電感量。在我們的案例中，C2的值應(yīng)該是2nF。

最后形成的功率級(jí)顯示在圖9中：

圖9：功率級(jí)的參數(shù)

從發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)級(jí)到接收器的整流器，整個(gè)功率傳輸電路的功率傳遞函數(shù)顯示出如圖10所示的諧振曲線。A11型發(fā)射器的工作頻率可在110kHz~205kHz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，總是處于諧振點(diǎn)的右側(cè)。由于諧振曲線是傾斜的，通過(guò)改變發(fā)射器功率級(jí)的信號(hào)頻率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接收器的整流器輸出電壓的控制。

圖10：Tx-Rx傳輸曲線

請(qǐng)注意此曲線的峰值幅度是與LC電路的品質(zhì)因數(shù)相關(guān)的，與負(fù)載大小也有關(guān)系。為了確保從發(fā)射器到接收器的電壓增益在所有負(fù)載條件下都能最大化，功率級(jí)所有組件的選擇都應(yīng)根據(jù)WPC 1.1的需求來(lái)進(jìn)行。

發(fā)射器的待機(jī)狀態(tài)和接收器的啟動(dòng)過(guò)程

WPC無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在接收器被放上發(fā)射器線圈以后就立即啟動(dòng)電源傳輸過(guò)程，這就意味著發(fā)射器在待機(jī)狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)持續(xù)地檢測(cè)是否有接收器出現(xiàn)，這種檢測(cè)過(guò)程只應(yīng)在消耗極小功率的前提下完成，以使發(fā)射器的待機(jī)功耗最小化。

Nokia DT601發(fā)射器對(duì)接收器的檢測(cè)是通過(guò)定時(shí)發(fā)出數(shù)字回音檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字回音檢測(cè)信號(hào)是突發(fā)的、包含了足夠激活接收器的能量的信號(hào)。當(dāng)沒(méi)有接收器出現(xiàn)時(shí)，該發(fā)射器的平均待機(jī)功耗大約是70mW。

假如沒(méi)有接收器出現(xiàn)在發(fā)射器線圈上，就不會(huì)有通訊信號(hào)返回給發(fā)射器，發(fā)射器就會(huì)主動(dòng)停止檢測(cè)工作。一旦接收器被放置到發(fā)射器上，下一次數(shù)字回音檢測(cè)開(kāi)始時(shí)，接收器的整流器輸出端就會(huì)建立起足夠的電壓并且啟動(dòng)通訊過(guò)程。（整流器輸出電壓上的凸起揭示出通訊處于活動(dòng)狀態(tài)。）接收器開(kāi)始對(duì)發(fā)射器進(jìn)行通訊活動(dòng)以后就會(huì)開(kāi)始系統(tǒng)初始化，發(fā)射器也將繼續(xù)維持活動(dòng)狀態(tài)。參見(jiàn)圖11。

圖11：接收器檢測(cè)和系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程

從接收器到發(fā)射器的ASK通信

WPC 1.1標(biāo)準(zhǔn)中，接收器對(duì)發(fā)射器的通信采用ASK（幅度鍵控）的反向散射方法進(jìn)行：接收器通過(guò)對(duì)接收到的來(lái)自發(fā)射器的信號(hào)的幅度進(jìn)行調(diào)制，該信號(hào)幅度的變化會(huì)被反射到發(fā)射器一側(cè)，再經(jīng)解調(diào)、解碼以后供系統(tǒng)使用。

圖13：ASK通信波形

通過(guò)圖13的波形可以看出ASK調(diào)制的基本表現(xiàn)形式。由于是串行信號(hào)，它包含了時(shí)鐘信息和數(shù)據(jù)，其第一部分是前置的用于時(shí)鐘同步的信號(hào)，緊接著是數(shù)據(jù)包的頭部、被編碼的信息，最后是校驗(yàn)碼。信息的傳輸采用了差分雙相編碼方式，如下圖所示：

接收器的電壓調(diào)節(jié)

接收器可對(duì)整流后的電壓、輸出電壓和負(fù)載電流進(jìn)行測(cè)量，它通過(guò)要求更多或更少的來(lái)自發(fā)射器的功率來(lái)對(duì)LDO的輸入電壓余量進(jìn)行調(diào)節(jié)以維持輸出電壓的調(diào)節(jié)性能。參見(jiàn)圖14。

圖14：系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)過(guò)程

我們必須了解，由于ASK通訊的長(zhǎng)時(shí)延特性，這種數(shù)字控制回路的響應(yīng)速度是極慢的。VRECT的開(kāi)環(huán)負(fù)載調(diào)節(jié)性能取決于接收器線圈末端的輸出阻抗，這與線圈的耦合狀況、功率級(jí)組件的品質(zhì)因數(shù)和發(fā)射器的電源供應(yīng)有關(guān)。LDO的輸入電壓余量應(yīng)足夠維持它在常規(guī)應(yīng)用中遇到階躍負(fù)載時(shí)的輸出電壓調(diào)節(jié)性能。由于這樣的原因，整流器的電壓控制策略是動(dòng)態(tài)的：
當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，整流器的電壓被設(shè)定在比較高的水平上，以便在遇到突然出現(xiàn)的階躍負(fù)載時(shí)LDO有足夠的調(diào)節(jié)空間。
當(dāng)平均負(fù)載增加以后，LDO所需的電壓余量也相應(yīng)降低，整流器電壓就要降下來(lái)，這樣可使LDO在較高負(fù)載電流的情況下形成的功耗降下來(lái)。請(qǐng)參見(jiàn)圖15。

圖15：系統(tǒng)負(fù)載調(diào)節(jié)狀況（負(fù)載漸變和階躍的狀況）

當(dāng)負(fù)載發(fā)生從輕到重的跳變時(shí)，整流器的電壓將出現(xiàn)下跌的情形，但由于存在輕載情況下的額外余量，輸出電壓仍可維持不變。只有在發(fā)生從空載到重災(zāi)的跳變時(shí)，輸出電壓上才會(huì)看到比較輕微的下跌。RT1650的整流器電壓在不同負(fù)載下的參數(shù)是可編程的，這可使其滿足特定應(yīng)用的需要，適應(yīng)功率級(jí)的阻抗特性。

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)與發(fā)射器的電源供應(yīng)穩(wěn)定性是有關(guān)的。當(dāng)它使用5V電源時(shí)，這有可能尤顯重要。Nokia DT601的 5V適配器可向其提供很穩(wěn)定的 5V電源，這是因?yàn)樗捎昧藘?nèi)建的線纜補(bǔ)償措施；當(dāng)使用5V的USB接口輸出為之供電時(shí)，其電壓在重載情況下就會(huì)出現(xiàn)下降。在某些時(shí)候，調(diào)節(jié)回路是可以自行修復(fù)的，但當(dāng)接收器的VRECT在重載之下下降到低于IC的欠壓鎖定電壓時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)關(guān)機(jī)，然后再重啟。這些情形在圖16中有所呈現(xiàn)。

圖16：發(fā)射器電源供應(yīng)不足帶來(lái)的電壓調(diào)節(jié)性能局限

異物檢測(cè)（FOD）

在待機(jī)模式下，發(fā)射器并不會(huì)對(duì)放置在發(fā)射線圈上的金屬物體予以響應(yīng)，但當(dāng)有金屬物體出現(xiàn)在正在進(jìn)行電源傳輸?shù)陌l(fā)射器和接收器線圈之間時(shí)，金屬物體就會(huì)因在其內(nèi)部生成的渦狀電流而發(fā)熱，如果沒(méi)有采取任何安全措施，此金屬物體就會(huì)變得越來(lái)越熱，這可能最終導(dǎo)致難以收拾的結(jié)局。

因此，WPC 無(wú)線電源傳輸標(biāo)準(zhǔn)納入了異物檢測(cè)功能以檢測(cè)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的任何異常功率損耗。參見(jiàn)圖17。

圖17：異物檢測(cè)系統(tǒng)圖

異物檢測(cè)功能以如下方式工作：接收器首先測(cè)量整流器和LDO的輸出電壓及電流，利用這些參數(shù)計(jì)算出總的接收到功率，計(jì)算中會(huì)把接收線圈、諧振電容、整流器和LDO的損耗都包含進(jìn)去，然后將此數(shù)據(jù)打包成接收到功率數(shù)據(jù)包發(fā)送給發(fā)射器。發(fā)射器也會(huì)測(cè)量其輸入電壓和電流，計(jì)算出它在發(fā)射過(guò)程中消耗在MOSFET橋路、發(fā)射線圈和電容上的損耗，然后將發(fā)射出去的功率數(shù)值和接收到的來(lái)自接收器的功率數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)兩者之間的差值超出了預(yù)設(shè)的異物檢測(cè)觸發(fā)閾值，它就會(huì)停止發(fā)射過(guò)程，并且發(fā)出異物檢測(cè)故障信號(hào)。

整個(gè)信號(hào)鏈路上每個(gè)段落的功率損失都與實(shí)際使用的組件有關(guān)，其非線性非常嚴(yán)重。通過(guò)WPC 1.1認(rèn)證的發(fā)射器和接收器如Nokia DT601和RT1650的EVB都對(duì)其功率計(jì)算進(jìn)行了細(xì)調(diào)，以便在全負(fù)載范圍內(nèi)確保精確的異物檢測(cè)性能。假如RT1650要被使用在靠近金屬物體的最終應(yīng)用中，對(duì)其MTP存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)以實(shí)現(xiàn)精確的異物檢測(cè)就是非常必要的，這樣才能反映特定的損耗狀況。

系統(tǒng)效率

無(wú)線電源傳輸應(yīng)用的系統(tǒng)總效率與我們?cè)谡務(wù)摦愇餀z測(cè)問(wèn)題時(shí)提到的整個(gè)信號(hào)鏈路中的每一個(gè)環(huán)節(jié)的功率損失都有關(guān)系，用接收器的輸出功率除以發(fā)射器的輸入功率即可得到系統(tǒng)總效率。對(duì)于WPC所定義的低功率系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，此數(shù)據(jù)一般在70%~80%之間。在發(fā)射器和接收器中使用高性能的線圈和電容可對(duì)效率有提升效果，線圈尺寸、相互之間的距離和位置關(guān)系也會(huì)對(duì)其有影響。在最終的應(yīng)用中，其它具有感性的材料如電池、防護(hù)物等也會(huì)影響到效率，它們會(huì)對(duì)雜散的磁場(chǎng)分布發(fā)生影響，甚至可能產(chǎn)生額外的影響如表現(xiàn)為異物的存在等。

在RT1650接收器中，可通過(guò)對(duì)整流橋的工作方式進(jìn)行設(shè)置以盡可能降低其損耗；LDO的損耗可通過(guò)盡可能降低其輸入電壓余量得到降低，但必須同時(shí)照顧到系統(tǒng)在面臨階躍負(fù)載和系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)維持輸出穩(wěn)定性的需要。

圖18顯示了應(yīng)用案例中的系統(tǒng)效率狀況。

圖18：系統(tǒng)效率與功耗

圖中的系統(tǒng)效率曲線和功耗曲線顯示出典型的開(kāi)關(guān)電源的特征：負(fù)載很輕的時(shí)候，開(kāi)關(guān)損耗占據(jù)主要份額；在較高的負(fù)載下，功率組件的導(dǎo)通損耗占據(jù)主要份額。由于LDO使用了動(dòng)態(tài)余量控制策略，它在輕載狀態(tài)下的損耗所占比例較高，因?yàn)樗枰岣咻斎胗嗔恳詰?yīng)對(duì)負(fù)載瞬變的挑戰(zhàn)；在重載情況下，LDO的壓降被最小化，因而即便在高達(dá)1A負(fù)載電流的情況下，其功耗也只有250mW。

顯示在圖19中的3組效率曲線圖顯示了不同的應(yīng)用因素對(duì)效率的影響：

圖19：應(yīng)用中的不同因素對(duì)效率的影響

• 不對(duì)準(zhǔn)放置線圈將降低效率，因?yàn)槟菍?dǎo)致不良的耦合，增加磁場(chǎng)的漏失。對(duì)于Nokia DT601來(lái)說(shuō)，接收器線圈的放置是很講究的，較大的偏移很容易導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)和重啟的循環(huán)。
• 在接收器線圈的頂部放置金屬導(dǎo)體（如存在PCB上的地線層）會(huì)增加額外的渦流損失。由于接收器線圈都有屏蔽措施，這種效應(yīng)是相對(duì)比較小的，一般不會(huì)被當(dāng)作異物被檢測(cè)到。如果在發(fā)射器和接收器線圈之間放置金屬隔離材料，那就一定會(huì)有明顯的損耗增加，并會(huì)被當(dāng)作異物被檢測(cè)到，所以，在發(fā)射器和接收器的線圈之間是絕對(duì)不能有金屬屏蔽措施的。
• 在重負(fù)載應(yīng)用中使用大型、高品質(zhì)的接收線圈可明顯地提高系統(tǒng)效率，但這種線圈一般使用多股絞合線，并且使用堅(jiān)硬的鐵氧體屏蔽材料，這并不適合所有的應(yīng)用采用。

7. 用戶可調(diào)的RT1650固件設(shè)定

通過(guò)I²C總線可對(duì)RT1650的MTP存儲(chǔ)器中的設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，立锜科技的接口工具Sparrowboard或Wrenboard可以作為連接PC和RT1650 EVB的工具完成這一任務(wù)。在固件調(diào)整模式下，一個(gè)獨(dú)立的7.5V電源應(yīng)當(dāng)連接到RT1650 EVB的整流器電壓端子上。在這種模式下，無(wú)線電源發(fā)射器是不應(yīng)該被使用的。具體的連接方法請(qǐng)參見(jiàn)圖20。

圖20：RT1650固件設(shè)定時(shí)的連接方法

圖21 顯示了使用RT1650的軟件工具進(jìn)行固件設(shè)定時(shí)的軟件界面。

圖21：進(jìn)行RT1650 MTP存儲(chǔ)器設(shè)定的圖形用戶界面

此工具容許用戶讀取RT1650 MTP存儲(chǔ)器里面的數(shù)據(jù)，容許改變諸如充電完成以后的動(dòng)作、IC溫度調(diào)節(jié)策略、最大電流限制、不同負(fù)載下的整流器輸出電壓等參數(shù)，可對(duì)接收器進(jìn)行異物檢測(cè)的判據(jù)進(jìn)行微調(diào)。在完成所有的改變以后，新的設(shè)定可被寫(xiě)入RT1650的MTP存儲(chǔ)器中。

8. 總結(jié)

RT1650的出現(xiàn)讓無(wú)線電源接收器的設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單和容易，其外圍組件極少，調(diào)節(jié)其MTP存儲(chǔ)器的內(nèi)容即可對(duì)應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵的地方是對(duì)接收線圈和諧振電容的選擇；在面對(duì)負(fù)載瞬變的場(chǎng)合，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功率級(jí)的特性進(jìn)行仔細(xì)的打磨，整流器的動(dòng)態(tài)特性可能也需要進(jìn)行調(diào)整以滿足開(kāi)環(huán)特性的要求。在改變了整流器的電壓設(shè)定以后，一定要檢查L(zhǎng)DO的功耗狀況。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)要注意進(jìn)行優(yōu)化，盡量利用PCB的內(nèi)層達(dá)成散熱的目的，降低IC本體的溫度。對(duì)靠近接收器線圈的金屬材料、PCB地線層要進(jìn)行檢查，可能還需要對(duì)異物檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行某些調(diào)節(jié)。為了達(dá)成最佳的效率，使用高品質(zhì)的接收線圈和諧振電容是必須的。

為了獲取更多的信息，請(qǐng)登錄與RT1650相關(guān)的產(chǎn)品頁(yè)面查閱相關(guān)文件。