TI：10W無(wú)線(xiàn)電源系統的設計技巧

　　在使用C0G(較大封裝，低串聯(lián)等效電阻(ESR))和X7R(較小封裝，較高ESR)時(shí)的熱性能差異是十分可觀(guān)的(圖5)。

　　圖5.電容器對熱性能的影響

　　較小的、高ESR電容器會(huì )成為RX印刷電路板(PCB)上溫度最高的地方。由這些電容器所導致的PCB溫度上升，會(huì )阻礙其散發(fā)集成電路(IC)本身產(chǎn)生的熱量，這也就意味著(zhù)IC和PCB的總體溫度都會(huì )增加。又由于使用了較小的諧振電容器，總效率從80%下降到74%。

　　圖6顯示的是使用一個(gè)無(wú)線(xiàn)電源發(fā)射器(bq500215)與一個(gè)無(wú)線(xiàn)電源接收器(bq51025)、評估板(EVM)和適當組件選擇組合配置的10W無(wú)線(xiàn)電力傳輸的總體系統效率。

　　圖6. 在5V，7V和10V輸出設置時(shí)，10W電源系統的端到端效率

　　線(xiàn)圈選擇指南

　　bq500215發(fā)射器評估模塊使用一個(gè)無(wú)線(xiàn)電源聯(lián)盟(WPC)類(lèi)型的29，10µH，30m?線(xiàn)圈，其額定電流為9A。除了10W接收器之外，這個(gè)線(xiàn)圈確保了與之前5W WPC類(lèi)型接收器的兼容性。

　　在接收器端，應該對線(xiàn)圈參數進(jìn)行優(yōu)化，以匹配應用的目標輸出電壓。在需要5V輸出的情況下，RX線(xiàn)圈的標稱(chēng)電感值應該在10µH范圍內;對于7V或10V的較高輸出電壓，RX線(xiàn)圈應該在15µH的范圍內。

　　雖然理想狀態(tài)是最大限度地減少線(xiàn)圈的直流電阻(DCR)，但是在較高的輸出電壓情況下，允許稍微地增加DCR來(lái)應對較低的電流。圖7顯示的是兩個(gè)典型RX端線(xiàn)圈。所有RX和TX線(xiàn)圈組裝時(shí)需要背面屏蔽材料。

　　圖7. 針對5V，7V和10V輸出要求的典型RX線(xiàn)圈技術(shù)規格

　　電池充電時(shí)間比較

　　最后，執行一個(gè)10W無(wú)線(xiàn)電源系統的原因是減少高容量電池的充電時(shí)間。圖8顯示了與bq24261 NVDC開(kāi)關(guān)模式充電器組合使用時(shí)，使用5W和10W無(wú)線(xiàn)電源系統時(shí)針對3.1Ah鋰離子電池的充電時(shí)間。充電時(shí)間被大幅減少—從使用5W充電器時(shí)接近4個(gè)小時(shí)減少到使用10W充電器時(shí)的少于3小時(shí)。由于鋰離子電池充電算法的逐漸降低“漸止”屬性，總充電時(shí)間的減少值與提供的電源不直接成比例。然而，代表滿(mǎn)充電狀態(tài)大約70%的恒定電流到恒定電壓模式的轉換點(diǎn)減小到了原來(lái)的一半(圖8)。

　　圖8. 用10W無(wú)線(xiàn)電源系統減少電池充電時(shí)間

　　在設計一個(gè)完整的10W電源系統時(shí)，還有很多需要考慮在內的其它細節。參考文獻[9-10]提供了使用TI 10W無(wú)線(xiàn)電源解決方案來(lái)實(shí)現一個(gè)系統的完整指南和設計計算結果。

　　參考文獻

　　1.無(wú)線(xiàn)電源聯(lián)盟標準

　　2.Sengupta&Johns,“使用Qi協(xié)議的普遍兼容無(wú)線(xiàn)電源,”低功率設計

　　3.Tahar Allag,“無(wú)線(xiàn)電源接收器的測試和排錯,”應用報告(SLUA724)，德州儀器(TI)，2014年8月

　　4.Johns, Antonacci,和Siddabatula,“設計一個(gè)用于無(wú)線(xiàn)電源系統的Qi兼容接收器,” 模擬應用期刊 (SLYT479), 德州儀器(TI)，2012年3季度

　　5.Tahar Allag，“無(wú)線(xiàn)電源接收器布局布線(xiàn)指南,”應用報告(SLUA710), 德州儀器(TI)，2014年6月

　　6.Ilya Kovarik,“構建無(wú)線(xiàn)電源接收器

　　7.Jing Ye,“NVDC充電設計注意事項和權衡考慮”視頻教程

　　8.Würth Elektronik

　　9.Norelis Medina, 10W無(wú)線(xiàn)電源系統視頻演示

　　10.下載這些數據表：bq500215, bq51025, bq24261