無線充電產品以其便利性，可靠性，安全性越來越受到消費者的追捧。除手機以外， 越來越多支持無線充電的TWSwuxianerji
，zhinengshoubiaodengkechuandaishebeibuduanyongrushichang。yucitongshi，butongzhongleidewuxianchongdianshebeiyezhujianrongruwomendeshenghuochangjing
，ruyijiatuichupeiyouwuxianchongdiandizuodetaideng，xiaomituichu30W超級無線閃充充電器等。

 

無線充電係統主要由電源、無線充電發送器和無線充電接受器三部分構成。圖1為整個係統的組成主件，圖2所示為其電路示意圖。無線充電係統是如何工作的呢？以下為其工作原理的簡要介紹：

 

● 無線充電發送器(Tx)通常由一個 5V 至 20 V 的直流輸入電源供電
，這個電源來自AC/DC 電源適配器或 USB 端口。一些特殊應用（如手機反向無線充電）也可能為電池供電。

● 無線功率控製器可驅動半橋或者全橋變換器來傳輸能量，並通過與接收器的通訊來調節傳輸功率。

● 發送器線圈通過電磁感應傳輸電力
，能量被耦合到無線功率接收器(Rx)中。接收器通過一個類似的線圈來接收能量，並通過整流及功率變換電路（如充電電路）為後級提供能量。

● 接收器可通過通信接口發送命令來調節充電電壓，還可以在收到充電結束的指示後，完全終止功率傳輸。

 

圖1. 無線充電係統

 

圖2. 無線充電係統電路示意圖

 

為提高無線充電係統的工作效率，無線充電發送器(Tx)中線圈所需母線電壓Vbus可設計為隨著傳輸功率的大小而 變化：滿載充電時
，傳輸功率最大

，母線電壓升至最高


；待機狀態時
，傳輸功率最小，母線電壓也隨之降為最低。

 

前文提到過
，無線充電發送器的電源Vin可能來自AC/DC電源適配器或USB 端口（5V 至 20 V）

，也可能為電池供電，有著較寬的電壓範圍。 為匹配不同的電源電壓和發送器線圈所需母線電壓，在Vin與Vbus之間可使用DC/DC變換器來調節電壓，而DC/DC變換器拓撲主要取決於電源電壓Vin和線圈所需母線電壓Vbus之間的電位關係。

 

例如一款30W的無線充電器，輸入電壓Vin為12V 電源適配器提供，母線電壓Vbus設計為在2V至20V範圍內調節，此時就需要升降壓變換器來滿足Vin與Vbus之zhi間jian的de電dian壓ya匹pi配pei。有you些xie無wu線xian充chong電dian器qi設she計ji為wei節jie省sheng成cheng本ben，選xuan擇ze犧xi牲sheng待dai機ji功gong耗hao，在zai待dai機ji狀zhuang態tai下xia發fa送song線xian圈quan母mu線xian電dian壓ya設she計ji為wei輸shu入ru端duan電dian壓ya
，則ze隻zhi需xu要yao升sheng壓ya芯xin片pian來lai滿man足zu充chong電dian時shiVbus電壓要求即可。

 

德州儀器升壓和升降壓方案在無線充電設備中的應用

 

德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)提(ti)供(gong)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)升(sheng)壓(ya)以(yi)及(ji)升(sheng)降(jiang)壓(ya)產(chan)品(pin)

，可(ke)滿(man)足(zu)各(ge)個(ge)功(gong)率(lv)範(fan)圍(wei)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)發(fa)送(song)器(qi)的(de)設(she)計(ji)需(xu)要(yao)。下(xia)文(wen)將(jiang)簡(jian)要(yao)介(jie)紹(shao)德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)產(chan)品(pin)在(zai)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)中(zhong)的(de)最(zui)優(you)方(fang)案(an)。

 

 

升壓和升降壓控製器在無線充電器中的應用

 

目前，市麵上的無線充電器功率在5W~30W不(bu)等(deng)。由(you)於(yu)消(xiao)費(fei)者(zhe)對(dui)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)的(de)訴(su)求(qiu)多(duo)為(wei)高(gao)效(xiao)快(kuai)速(su)
，大(da)功(gong)率(lv)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)器(qi)成(cheng)為(wei)新(xin)的(de)趨(qu)勢(shi)。此(ci)外(wai)，支(zhi)持(chi)給(gei)多(duo)種(zhong)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)同(tong)時(shi)充(chong)電(dian)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)器(qi)也(ye)以(yi)其(qi)良(liang)好(hao)的(de)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)到(dao)消(xiao)費(fei)者(zhe)親(qin)睞(lai)。圖(tu)3所示為無線充電器同時給手機

，手表和耳機進行無線充電的應用場景。

 

圖3. 無線充電器

 

圖4為無線充電器電路示意圖
，為適應不同額定電壓的適配器，輸入電壓範圍設計為5V至20V。在待機狀態下為減小待機功耗，輸出電壓可設計為低至2V；在滿載下，輸出電壓需要升到最高設計值以獲得最優的傳輸效率。如在30W無線快充中
，升降壓電路的最大輸出電壓一般設為20V左右。

 

圖4. 升降壓方案在無線充電器中的應用

 

德州儀器LM34936為四開關管的同步升降壓控製器，內置2A MOSFET驅動
，最大輸出電壓可至30V，封裝小，效率高
，適用於大功率無線充電器的設計需要。

 

如果為了降低成本，可選擇升壓控製器方案。德州儀器的同步升壓控製器TPS43061較普通非同步升壓方案可顯著工作效率，減少熱損耗，是大功率無線充電器設計的理想方案。

 

升壓變換器在反向無線充電手機中的應用

 

近(jin)年(nian)來(lai)，反(fan)向(xiang)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)功(gong)能(neng)也(ye)成(cheng)為(wei)中(zhong)高(gao)端(duan)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)的(de)趨(qu)勢(shi)之(zhi)一(yi)。智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)不(bu)僅(jin)僅(jin)作(zuo)為(wei)一(yi)款(kuan)通(tong)訊(xun)工(gong)具(ju)，也(ye)成(cheng)為(wei)集(ji)多(duo)功(gong)能(neng)於(yu)一(yi)體(ti)的(de)智(zhi)能(neng)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)，可(ke)為(wei)TWS無線耳機，智能手表或其他手機進行無線充電，如圖5所示。

 

圖5. 支持反向無線充手機的應用場景

 

反向無線充電手機的電路示意圖如圖6，其中升壓變化器可選擇德州儀器的TPS61372或TPS61089。

 

圖6. 升壓方案在支持反向無線充手機中的應用

 

TPS61372在手機反向無線充應用中有以下顯著優勢：

 

● 寬範圍電壓輸出最高可至16V，減小線圈電流
，降低線圈損耗
；

● 整體方案尺寸小


，設計簡單
，BOM成本低

● 芯片采用小尺寸的WCSP封裝
，僅為1.57mm×1.52mm×0.5mm，如圖7所示，特別適用於手機應用
；

● 支持1.5MHz高開關頻率，可有效減小外部電感電容的尺寸，降低成本；

● 外部元件少，設計簡單

● 輕載下可選擇PFM模式或者PWM模式，靈活滿足客戶對於輕載效率或者EMI設計要求。

● 具有真關斷功能，當芯片處於不工作狀態時
，輸入和輸出端之間為真關斷
，減小待機功耗。

 

圖8為典型應用示意圖。

 

                              

 

對於更大功率的無線充電設計需求，則可選擇TPS61089。

 

升壓變換器在無線充電移動電源中的應用

 

支持無線充電的移動電源也越來越多的湧現出來，其無線充電路結構與手機中的類似
，如上圖6所示。目前

，移動電源的無線充電功率在5W~20W不等，德州儀器升壓變換器TPS61089, TPS61088, TPS61178可用於此應用。

 

圖9. 無線充移動電源

 

TPS61089, TPS61088的最大輸出電壓都為12.6V，兩者分別支持7A和10A的最大開關電流；TPS61178的最大輸出電壓為20V
，能提供最大至10A的開關電流。德州儀器的這三款芯片為集成上下管的同步升壓轉換器，可滿足5W~20W無線充移動電源的設計需要。

 

 

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