1、電磁共振方式：在zai兩liang個ge共gong振zhen頻pin率lv相xiang同tong的de物wu體ti之zhi間jian能neng有you效xiao的de傳chuan輸shu能neng量liang，而er不bu同tong頻pin率lv物wu體ti之zhi間jian的de相xiang互hu作zuo用yong較jiao弱ruo。根gen據ju這zhe個ge原yuan理li
，麻ma省sheng理li工gong學xue院yuan的de研yan究jiu小xiao組zu在zai燈deng泡pao試shi驗yan中zhong
，用yong兩liang個ge銅tong線圈作為電磁共振器。其中一個線圈連接在電源上作為發射器，另一個線圈連在燈泡上作為接收器。通電後，發射器能夠以10MHz的(de)頻(pin)率(lv)振(zhen)動(dong)，但(dan)它(ta)並(bing)不(bu)向(xiang)外(wai)發(fa)射(she)電(dian)磁(ci)波(bo)
，而(er)是(shi)在(zai)它(ta)的(de)周(zhou)圍(wei)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)強(qiang)大(da)的(de)非(fei)輻(fu)射(she)磁(ci)場(chang)。這(zhe)個(ge)非(fei)輻(fu)射(she)磁(ci)場(chang)可(ke)以(yi)協(xie)調(tiao)的(de)與(yu)接(jie)收(shou)線(xian)圈(quan)進(jin)行(xing)能(neng)量(liang)傳(chuan)輸(shu)。基(ji)於(yu)電(dian)磁(ci)共(gong)振(zhen)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)的(de)傳(chuan)輸(shu)功(gong)率(lv)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)幾(ji)千(qian)瓦(wa)，傳(chuan)輸(shu)距(ju)離(li)可(ke)達(da)數(shu)米(mi)。

 

2、電磁感應：在(zai)兩(liang)個(ge)設(she)備(bei)中(zhong)分(fen)別(bie)使(shi)用(yong)一(yi)隻(zhi)具(ju)有(you)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)特(te)性(xing)的(de)線(xian)圈(quan)組(zu)成(cheng)一(yi)組(zu)收(shou)發(fa)線(xian)圈(quan)
，在(zai)發(fa)送(song)設(she)備(bei)的(de)線(xian)圈(quan)加(jia)上(shang)幾(ji)兆(zhao)赫(he)茲(zi)的(de)交(jiao)變(bian)電(dian)流(liu)，那(na)麼(me)接(jie)收(shou)設(she)備(bei)的(de)線(xian)圈(quan)上(shang)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)感(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)電(dian)能(neng)的(de)無(wu)線(xian)傳(chuan)輸(shu)。目(mu)前(qian)，基(ji)於(yu)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)的(de)傳(chuan)輸(shu)功(gong)率(lv)為(wei)幾(ji)瓦(wa)到(dao)幾(ji)百(bai)瓦(wa)，傳(chuan)輸(shu)距(ju)離(li)小(xiao)於(yu)1cm。

 

3、無線電波：genjudiancixueyuanlikezhi，shuzhidaotibangneitongguochaogaopindejiaoliudian
，qizhouweijiuhuixingchengdiancibo，zaitedingdepinlvnei，womenjiaozhebendaotibangfashechulewuxiandianbo。ruguobayigeyuanhuanxingdexianquanzuoweitianxian
，fangzaiwuxiandianbodezhouqibianhuadecichangli，namexianquanlijiuhuiganyingchuxiangyingdedianliu。jiyuwuxiandianbodewuxianchongdianjishuliyongledianbonengliangkeyitongguotianxianfasonghejieshoudeyuanli
，zhijiezaizhengliudianluzhongjiangdianbodejiaoliuboxingbianhuanchengzhiliuhoujiayiliyong。jiyuwuxiandianbodewuxianchongdianjishudechuanshugonglvxiaoyu100毫瓦
，傳輸距離最高可以達到10米。

 

本文采用TI的BQ500410A芯片來構成無線充電係統的TX端，RX端采用TI的BQ51013B。該方案使用3個發射線圈陣列來擴展位置自由，同時具有寄生金屬檢測（PMOD）和外來物體檢測（FOD）的功能，確保了充電過程的安全性。

 

 

一套完整的無線充電係統包括TX端和RX端兩部分
，其結構框圖如圖1所示。

 

wuxianchongdiandejiegouleisiyuyigekongxinbianyaqi，nengliangchuanshutongguoxianquanouhedefangshilaishixian。tongchangfashexianquanjiqiqudongdianlubeianzhuangzaiyigechongdianbannei，jieshouxianquanjiqiqudongdianluzebeiqianrudaoxuchongdiandeshebeizhong，ruzhinengshoujideng。nengliangchuanshudexiaolvyuxianquanzhijiandejuli、線圈對齊的程度、線圈方向
、線圈材質、磁場屏蔽、阻抗匹配
、發射頻率及占空比等因素有關。其中
，線圈之間的距離及對齊程度對傳輸效率有極大的影響。

 

圖1：無線充電係統框圖

 

本文采用3個發射線圈陣列來擴展充電區域，以便獲得更好的充電效率及體驗。BQ500410A以400ms的時間間隔依次使能3個發射線圈，同時使能相應的COMM反饋信號通路的模擬開關。BQ500410A會尋找最強的COMMfankuixinhao，ranhouqudongxiangyingdefashexianquangongzuo
，yihuodezuihaodexianquanpipei。yinci，zaitongyishikezhiyouyigefashexianquanshigongzuode，qitalianggefashexianquanzechuyudaijizhuangtai。

 

為(wei)了(le)減(jian)少(shao)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)
，該(gai)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)係(xi)統(tong)還(hai)在(zai)收(shou)發(fa)兩(liang)端(duan)線(xian)圈(quan)的(de)背(bei)部(bu)各(ge)增(zeng)加(jia)了(le)一(yi)塊(kuai)鐵(tie)氧(yang)體(ti)隔(ge)磁(ci)片(pian)，使(shi)得(de)能(neng)量(liang)傳(chuan)輸(shu)的(de)區(qu)域(yu)被(bei)限(xian)製(zhi)在(zai)了(le)兩(liang)塊(kuai)隔(ge)磁(ci)片(pian)之(zhi)間(jian)
，避(bi)免(mian)了(le)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)輻(fu)射(she)對(dui)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)或(huo)其(qi)它(ta)設(she)備(bei)帶(dai)來(lai)幹(gan)擾(rao)。

 

 

基於電磁感應的無線充電技術與變壓器相似
，都是基於電磁感應原理實現的。經典的電磁學可以總結為一組著名的麥克斯韋方程組，即：

 

 

youshangshumaikesiweifangchengzukeyikanchu，bianhuadedianchanghuichanshengbianhuadecichang，bianhuadecichangyehuichanshengbianhuadedianchang。rucifanfu，jiuxingchenglediancichang。yiyigebochangweijie，zaichangyuanweizhongxindeyigebochangfanweinei，chengweijinchangqu，youchengganyingchang；超出一個波長的範圍成為遠場區，又稱輻射場。感應場內電磁場強度大
，但是衰減快；相反，輻射場內電磁場強度小，但是衰減緩慢。

 

 

本文通過增加TI的MSP430低功耗MCU配合BQ500410A來實現係統的低功耗。為了實現低功耗
，一種最直接的方法是無負載時直接關斷電源使BQ50041A完全關機。但是這樣做的話，包括充電狀態、錯誤狀態
、操作模式及驅動引腳狀態信息等將會完全丟失。增加MSP430後
，BQ500410A可以周期性的關機來節節省功耗，其喚醒信號由MSP430來提供。同時，各種狀態信息也由MSP430來保存，LED狀態指示燈也由原先的BQ500410A驅動變為由MSP430來驅動。如此一來，雖然係統的複雜度及成本提高了
，但是待機功耗由原先的300mW降低到90mW左右。

 

jiyudianciganyingdewuxianchongdianjishujiushiyingyonglezheyiyuanli。fasheduanliyongnibianjishujiangdianwangzhengliuguodezhiliudiannibianchenggaopindejiaoliudian，yincifashexianquandezhouweijiuhuichanshengjiaobiandecichang。weiyuganyingchangdejieshouxianquanyouyudianciganyingdezuoyongchanshengganyingdiandongshi，zaijingguozhengliu
、整形後供負載使用。

 

圖2：低功耗電路
 

 

外部物體檢測（FOD）和寄生金屬檢測（PMOD）是本文設計方案的另一大特點。金屬物體處在交流磁場中會產生渦流，因此處於安全考慮，需實時檢測TX端和RX端之間是否存在外部物體及寄生金屬。係統工作時，BQ500410A實時監測輸入電壓及輸入電流並計算輸入功率。同時，BQ51013B也會實時監測充電電壓及充電電流，並將輸出功率通過通信協議反饋給BQ50041A。BQ50041A可以通過電阻配置損耗閾值
，如果輸入功率與輸出功率之間的差值大於此損耗閾值，則BQ50041A會報警並中止能量傳輸。

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