磁感應或磁共振，哪個(gè)更適合于無(wú)線(xiàn)充電？

　　在 WPC 規范中，接收器線(xiàn)圈相對于發(fā)送器線(xiàn)圈的位置有一些具體要求，以應對效率問(wèn)題。這要求用戶(hù)對齊線(xiàn)圈，以最大限度地增大兩個(gè)線(xiàn)圈之間的耦合因數。在采用磁共振技術(shù)的情況下，自由定位以及能在磁場(chǎng)場(chǎng)中放置一個(gè)或多個(gè)設備的能力給用戶(hù)帶來(lái)的更多便利。但是，用戶(hù)需要知道這種情況對傳送效率的影響，因為耦合設備之間的距離增大了。

　　根據要求，包括成本和尺寸的考量，一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈的解決方案都可以用于磁感應和磁共振這兩種技術(shù)。

　　采用基于 WPC 和 PMA 的磁感應技術(shù)時(shí)，可以在很寬的頻率范圍內傳送功率。用來(lái)傳送功率的諧振頻率是基于負載阻抗進(jìn)行選擇的。由于這種變化，所以與磁共振解決方案相比，磁感應解決方案的 Q 值相對較低。只有在選定頻率和負載阻抗情況下，才能實(shí)現最佳效率。

　　采用磁共振技術(shù)時(shí)，由于功率僅通過(guò)特定諧振頻率傳送，所以 Q 值較大，而且要求在發(fā)送器和接收器中有匹配得非常緊密的諧振阻抗網(wǎng)絡(luò )。

　　無(wú)論是采用磁共振技術(shù)還是磁感應技術(shù)，匹配網(wǎng)絡(luò )參數的變化都需要嚴格控制，因為這種變化會(huì )直接影響所傳送的功率。

　　在 WPC 1.1 中，諧振頻率可以在100kHz 至205kHz 的寬范圍內選擇。這種情形與 PMA 規范類(lèi)似，在 PMA 中，頻率范圍為 277kHz 至 357kHz。不過(guò)，不久前頻率范圍已經(jīng)改變了，現在頻率范圍取決于輸入電源電壓。這些解決方案的典型 Q 值在 30 至 50 范圍內。在基于A(yíng)4WP 的解決方案中，由于頻率是固定的，諧振頻率和接收器與發(fā)送器之間的阻抗網(wǎng)絡(luò )需要合理緊密的匹配。典型情況下，與磁感應解決方案相比，磁共振解決方案需要更高的 Q 值(50 至 100)?！　?/p>

 

　　電源管理

　　開(kāi)發(fā)高性能電源管理架構對磁共振和磁感應解決方案的成功實(shí)現有很大影響。在發(fā)送器方面，為了把電流引入諧振電路，進(jìn)行了 DC 到 AC 轉換。在磁感應技術(shù)中，用半橋式或全橋式轉換器實(shí)現這種轉換，而在磁共振技術(shù)中，電流是通過(guò)功率放大器引入的。功率放大器架構和歸類(lèi)可能隨頻率、待機電流、效率、尺寸、成本以及應用集成要求的不同而變化。在進(jìn)行這類(lèi)轉換時(shí)，需要仔細考慮如何減少門(mén)極、開(kāi)關(guān)、傳導、偏置、體二極管等損耗，以及如何減少寄生參數，例如外部元器件的等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)。對于開(kāi)發(fā)高性能的集成解決方案，這些都是關(guān)鍵的挑戰。

　　根據輸入電壓的要求和設計架構，工藝的選擇對優(yōu)化集成解決方案有很大影響。在系統中有多個(gè)控制環(huán)路，整個(gè)控制環(huán)路的穩定性對高性能解決方案總體的成功有很大影響。在磁感應和磁共振技術(shù)中，通過(guò)有效的電源管理，可以實(shí)現相似的性能和效率。

　　通信

　　為了功率的成功傳送，發(fā)送器需要識別正確耦合的接收器。在 WPC 和 PMA 解決方案中，發(fā)送器周期性地發(fā)出測試信號，以搜索接收器。識別出接收器以后，就進(jìn)行功率傳送。這類(lèi)解決方案采用固定頻率調制進(jìn)行通信。其他一些通信方法有幅度、功率、電流和脈沖寬度調制(PWM)。如果發(fā)送和接收之間的匹配網(wǎng)絡(luò )能夠容許較寬范圍的頻率變化，那么所有這些調制方法都可以使用。

　　在 A4WP 磁共振解決方案中，發(fā)送和接收匹配網(wǎng)絡(luò )是嚴格匹配的，所以不能采用頻率調制。不過(guò)，如果負載是固定的，那么就有可能采用幅度調制。如果不影響接收器的性能，那么就可以采用功率和電流調制。在移動(dòng)應用中，由于負載基于功能要求而變化，所以基于上述調制方案開(kāi)發(fā)解決方案是有挑戰性的，而且很可能在大小和成本上都不夠實(shí)惠。A4WP 選擇籃牙或ZigBee 作為標準通信方法。使用這些方法很便利，因為它們已經(jīng)存在于移動(dòng)解決方案之中了。此外，對于發(fā)送器而言，通過(guò)識別不同的接收器向多個(gè)設備傳送功率也很便利。還有一些其他的類(lèi)似方法可用來(lái)實(shí)現同樣的目的。

　　通信也用來(lái)提供功率傳送狀態(tài)信息，例如異物檢測(FOD)、耦合狀態(tài)甚至可能是對齊指導信息(AGI)。電磁場(chǎng)中的金屬等異物，由于其材料的導電性，可以引起溫度上升。不管采用什么技術(shù)，都有可能出現這種問(wèn)題。

　　為了最大限度地提高磁感應技術(shù)的效率，有必要準確檢測發(fā)送和接收端的電壓和電流。其他功能，例如負載反射效應、電流感應以及調制和解調的定時(shí)及其在閉合環(huán)路系統中的影響，對于保持系統的穩定性，確保通信的成功，是至關(guān)重要的。其他挑戰，例如滿(mǎn)足美國“加州環(huán)境協(xié)會(huì )(California Environmental Association，簡(jiǎn)稱(chēng)CEA)以及美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)第15章和第18章等法規的要求，也會(huì )影響系統的總體效率。

　　合乎情理的結論是，就具體應用而言，最佳解決方案要根據所要求的功能和性能而定。如果要求在X、Y 和Z 方向自由定位或多設備充電能力，那么磁共振可能是首選解決方案。如果要求高效率并嚴格遵守法規，那么符合 WPC 要求的解決放案也許是最佳選擇。不過(guò)，毫無(wú)疑問(wèn)的是，能無(wú)縫識別基于磁感應或磁共振的耦合設備并能有效和高效傳送功率的多模式解決方案，將是這些應用的理想解決方案。

　　IDT和高通公司已經(jīng)開(kāi)展合作，支持IDT開(kāi)發(fā)基于高通的 WiPower 技術(shù)的，面向消費類(lèi)電子產(chǎn)品的集成電路。此款 IC 的設計滿(mǎn)足了高通公司新的近距離磁共振無(wú)線(xiàn)充電解決方案的要求。這些解決方案能使消費電子產(chǎn)品的充電不受空間上的限制，例如手機以及其他電池供電/低功率的直接充電設備等。IDT的磁共振解決方案系列正在擴展，基于英特爾超級本生態(tài)系統的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，開(kāi)發(fā)了接收器和發(fā)送器解決方案。IDT還與英特爾合作開(kāi)發(fā)了無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)芯片(Wireless Charging Technology Chips)。英特爾選定IdT為其開(kāi)發(fā)基于它的無(wú)線(xiàn)磁共振充電技術(shù)的集成發(fā)送器和接收器芯片組。英特爾與IDT的共同目標是，針對超級本、一體化(AiO)PC、智能手機和獨立充電器，提供有效的參考設計。