无线充电简单可靠

许多类型的设备的无线充电在便利性方面具有一些明显的优势，特别是对于小型设备，同时也提高了安全性。对于一些植入式医疗设备来说，这是势在必行的。现在iPhone已经有一段时间的无线充电，这种操作模式很可能成为常态。

大多数较新的手机都具有无线充电功能，包括iPhone 8和X，Google Nexus，三星Galaxy和诺基亚Lumia。手表和医疗设备正在朝着无线充电的方向发展，原因很简单，它们没有空间容纳连接器。相机和头戴式设备添加了此功能以方便使用。

无线充电或无线充电非常方便。睡前将手机、手表、相机和助听器放在梳妆台上的垫子上，并在上午之前将它们全部充电的想法非常有吸引力。对于许多工业设备来说也是如此。如果您设计任何类型的便携式设备，您应该研究无线充电。

在许多应用中，无线充电的主要竞争对手可能是使用主电池（不可充电）。如果您的功率要求非常低，那很好，因此不需要经常更换，为大电池留出空间，并且有空间使其易于取用。但是，实施无线充电正变得非常容易和可靠。充电板将很快在餐馆和机场提供，当然还有咖啡店。

无线电力传输标准

WPC（Wireless Power Consortium）Qi低功耗（v1.2）和PMA SR1 v2.0 WP，现在称为AirFuel，是目前使用的主要无线电力传输协议。WPC Qi（发音为“chee”）是Apple使用的无线电源标准，具有已知的互操作性。

带有 Qi 徽标的设备保证与充电板、启用的汽车和嵌入式桌面中的认证发射器配合使用。这对于消费电子产品很重要，用户可以期望在家中，汽车，办公室，咖啡店，机场和酒店中使用Qi发射器。对于消费类应用，这很棒;对于工业/医疗设备，这可能根本不重要，甚至可能被视为安全风险。

Qi 充电器用于 110W 的低功率充电器的频率在 205 到 5kHz 之间，对于高达 80W 的中等功率，用于 300-15kHz。Qi规范涵盖充电基站和要充电的设备。基站通常有一个平坦的表面，用户在其上放置一个或多个手机。为了最大化耦合，基站焊盘上通常有对齐标记。移动单元平放在基站表面上，其线圈与发射器平行，它们之间的间隙小于10mm。设计框图如图1所示。

除非基站上放置了兼容的设备，否则基站不会激活。它通过发送间歇性测试信号来检查是否存在符合 Qi 标准的设备来确定这一点。移动设备通过传达接收到的信号强度来响应此 ping。

接收器向发射器发送错误信号，该信号仅共享一个等于所需功率电平与实际功率电平之差的值。变送器调整其输出，以实现请求电平和交付电平之间的零差异。所有这些都发生在 2Kbps 或更低的通信速度下。当接收器的充电完成后，它基本上告诉发射器它可以进入待机模式。

无线电力传输框图

PMA（Power Matters Alliance）SR1（v2.0），现在称为AirFuel，功率传输协议使用与Qi不同的频率，以及不同的连接协议，但操作大致相同。星巴克在他们的Powermat充电板中使用PMA，尽管他们现在正在更新系统以包括WPC Qi（因为Apple选择了该标准）。

专有的NFMC型无线充电具有令人惊讶的部署水平，某些应用已经使用无线电源20年，包括植入式神经刺激器。在这段时间里，这项技术得到了改进。数以百万计的产品已使用专有的近场磁耦合器发货。

电路实现

几家制造商生产用于无线充电任务的IC。Maxim提供出色的MAX77950 WPC/PMA双模无线电源接收器。该芯片同时满足无线充电联盟 Qi 低功耗 （v1.2） 和电源事务联盟 SR1 v2.0 WP 协议的要求。使用与任何WPC或PMA发射器耦合，该芯片可提供高达12W的输出功率。

MAX77950接收线圈连接高效同步整流器，其输出连接精密LDO稳压器。两种标准的数字控制和通信都是通过与功率传输相同的线圈（即带内）完成的。IC的精密输出电流和电压检测方案为变送器提供准确的反馈。电源良好信号可针对低电压值和高电压值进行编程。

MAX77950的小型封装

该芯片还具有I²C串行接口，用于向应用处理器发送状态和警报。该 IC 提供异物检测功能，因此非 WPC/PMA 设备或物体将被忽略。当移动设备在变送器表面上移动时，或者当功率变送器上部分移除并快速更换时，可能会发生过压事件。该 IC 具有预箝位和箝位功能，以限制整流器输出电压。

作为一项特殊功能，该 IC 可用作发射器，从而使用带内 ASK 通信将功率传输到另一个对等设备。这称为对等电源模式。

该芯片采用微型 6 x 9mm WLP 封装，工作环境温度范围为 -40° 至 85°C。 提供评估板（MAX77950EVKIT）。

MAX77950评估板

另一种值得注意的方法

谐振式无线充电是一种可能提供更长距离和更高功率水平的版本——可能适用于 5 或 10kW 的电动汽车充电。该技术提供了足够的承诺，以至于两个标准机构都在其规范中纳入了一种共振技术。1.2版本的Qi标准增加了谐振充电。我读过的一些报告显示，在 75 到 8 英寸的距离内效率为 12%。许多公司正在这一领域工作;两个突出的是WiTricity和高通。

确定可充电电池类型

对于您的可充电电池，您可以使用镍氢（NiMH）或锂离子，或者银锌。银锌型主要用于助听器，性价比高，但容量低。它们确实具有比其他类型的更高的能量密度，但只有少数供应商，并且限制在 <200mAh。银锌有不同的“混合物”，因此请务必检查规格表。

镍氢电池的成本略低于锂，但能量密度较低，仅提供1.2V。直径为300mm，厚度为25mm的7.25mAh纽扣电池NiMh可充电电池在3数量中每个售价50.500美元。这些电池大多更大、容量更高，通常采用标准 A、AA、AAA 和 2/3AA 封装。

锂离子电池有各种形状和尺寸。例如，松下ML-1220表面贴装，12.5 x 2.0mm，17.7mAh纽扣电池仅重0.11g。这款 3.0V 锰锂电池具有 30μA 放电速率，每 1，30 个数量的成本约为 1.500 美元。有几种类型的锂电池，标称电压为3.0至3.7V。

无线充电是一个很好的选择

为任何低功耗便携式设备添加无线充电几乎总是一件好事 - 因为IC制造商和无线联盟组织已经很好地定义了系统设计，总组件成本合理，并且组件随时可用。但对于更高功率的设备，例如电钻，它可能不实用。如果 1 到 15W 的充电速率适合您的设计，那么当然值得研究。

审核编辑：郭婷