無(wú)線(xiàn)充電應用的二次側整流橋應用方案介紹

如今，業(yè)界持續需要行動(dòng)(on-the-go)電源管理，無(wú)線(xiàn)(感應式)充電方案在市場(chǎng)變得越來(lái)越普及。雖然能效不如現有有線(xiàn)充電方案高，但無(wú)線(xiàn)充電方案為消費者提供更多便利，亦省下了額外的充電線(xiàn)纜。無(wú)線(xiàn)充電的應用領(lǐng)域涵蓋可攜式電子產(chǎn)品、汽車(chē)，甚至是醫療等產(chǎn)業(yè)。當今的高科技社會(huì )越來(lái)越渴求針對多種電子設備的便利充電方案。潛在的無(wú)線(xiàn)充電市場(chǎng)機會(huì )包括汽車(chē)、機場(chǎng)及家中應用。如今游戲平臺也為游戲控制器提供無(wú)線(xiàn)充電選擇，目的是為消費者提供更多便利。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)變得更加流行，許多手機制造商已經(jīng)開(kāi)始提供整合額外電路以使產(chǎn)品兼容無(wú)線(xiàn)充電的電池蓋。

無(wú)線(xiàn)充電并非新概念。電動(dòng)牙刷和剃須刀使用這種充電方法已經(jīng)有些年頭了。消費者簡(jiǎn)單地將設備置于基座(base unit)上來(lái)為電池充電，而不需要暴露的金屬觸點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)充電減少或省去充電線(xiàn)纜，且能夠同時(shí)為多個(gè)設備充電，只要簡(jiǎn)單地將它們置于同一個(gè)充電板上就可以了。

無(wú)線(xiàn)充電是透過(guò)使用空氣(air-core)變壓器來(lái)實(shí)現的。一次線(xiàn)圈位于充電板，二次線(xiàn)圈位于設備本身。充電板在二次線(xiàn)圈感應出電流，此電流透過(guò)手持設備內的全橋整流器及額外電路，產(chǎn)生直流電壓來(lái)為電池充電。圖1顯示無(wú)線(xiàn)充電電路的方塊圖?；捎脴藴蕢κ讲遄╇?。一旦手持設備置于基座上，電池就開(kāi)始充電。

　　圖1：無(wú)線(xiàn)充電電路架構圖。

變壓器基本塬理

當電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，就產(chǎn)生磁場(chǎng)。變壓器利用這基本屬性從一個(gè)線(xiàn)圈感應電流到另一個(gè)線(xiàn)圈。匝數比N指的是二次側線(xiàn)圈的匝數與一次側線(xiàn)圈匝數之比。

匝數比用于計算二次側線(xiàn)圈中感應的電壓和電流。二次側線(xiàn)圈產(chǎn)生的電壓可用下述等式來(lái)計算：

二次側線(xiàn)圈電流的計算等式如下：

變壓器可設計為不同的配置，并使用磁芯材料在二次線(xiàn)圈中感應出磁場(chǎng)。磁導率(?)衡量的是變壓器中產(chǎn)生磁場(chǎng)的有效性。換句話(huà)說(shuō)，磁導率指的是變壓器能夠以多高的效率將電能提供給二次線(xiàn)圈。磁導率越高，變壓器將電能從一次傳輸到二次的效率就越高。內在高磁導率指的是真空磁導率，其定義為：

單位是牛頓每平方安培。相對磁導率的定義是特定材料的磁導率除以?xún)仍诟叽艑?，?/p>

如今業(yè)界使用最廣泛的材料是磁芯。錳鋅鐵氧體磁芯的相對磁導率是640或更高。然而，對于無(wú)線(xiàn)充電器而言，磁芯材料是空氣。這是因為一次線(xiàn)圈處于與二次線(xiàn)圈相隔離的基座中?？諝獾南鄬Υ艑适?，使變壓器的能效低得多。由于變壓器能效低，電路其它部分的能效就變得極為重要。

二次側整流橋

全橋整流器及濾波器電路通過(guò)感應在二次線(xiàn)圈的交流訊號產(chǎn)生a定直流電壓。圖2顯示使用4顆二極體體配置的全橋整流器電路。

　圖2：采用4顆二極體的全橋整流器配置

當二極體1和3正向偏置時(shí)，二極體2和4反向偏置，反之亦然。因此，整流橋的主要功率損耗就是兩個(gè)二極體上的正向壓降。標識極體的壓降約為0.7 V。這表示兩個(gè)二極體的功率損耗為：

蕭特基二極體的正向壓降要低得多，典型值約為0.4V。對于如圖2所示的整流橋配置而言，蕭特基二極體提供更高的能效。圖2中的輸入波形示例是正弦波，幅值為VPK。經(jīng)過(guò)整流的輸出的幅值為VPK，L期中的兩個(gè)半波都是正波。