无线充电应用的二次侧整流桥应用方案介绍 电子产品, 游戏平台, 电子设备, 消费者, 控制器

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如今，业界持续需要行动(on-the-go)电源管理，无线(感应式)充电方案在市场变得越来越普及。虽然能效不如现有有线充电方案高，但无线充电方案为消费者提供更多便利，亦省下了额外的充电线缆。无线充电的应用领域涵盖可携式电子产品、汽车，甚至是医疗等产业。当今的高科技社会越来越渴求针对多种电子设备的便利充电方案。潜在的无线充电市场机会包括汽车、机场及家中应用。如今游戏平台也为游戏控制器提供无线充电选择，目的是为消费者提供更多便利。随着无线充电技术变得更加流行，许多手机制造商已经开始提供整合额外电路以使产品兼容无线充电的电池盖。
无线充电并非新概念。电动牙刷和剃须刀使用这种充电方法已经有些年头了。消费者简单地将设备置于基座(base unit)上来为电池充电，而不需要暴露的金属触点。无线充电减少或省去充电线缆，且能够同时为多个设备充电，只要简单地将它们置于同一个充电板上就可以了。
无线充电是透过使用空气(air-core)变压器来实现的。一次线圈位于充电板，二次线圈位于设备本身。充电板在二次线圈感应出电流，此电流透过手持设备内的全桥整流器及额外电路，产生直流电压来为电池充电。图1显示无线充电电路的方块图。基座采用标准墙式插座供电。一旦手持设备置于基座上，电池就开始充电。




　　图1：无线充电电路架构图。
变压器基本塬理
当电流通过线圈时，就产生磁场。变压器利用这基本属性从一个线圈感应电流到另一个线圈。匝数比N指的是二次侧线圈的匝数与一次侧线圈匝数之比。


匝数比用于计算二次侧线圈中感应的电压和电流。二次侧线圈产生的电压可用下述等式来计算：


二次侧线圈电流的计算等式如下：


变压器可设计为不同的配置，并使用磁芯材料在二次线圈中感应出磁场。磁导率(?)衡量的是变压器中产生磁场的有效性。换句话说，磁导率指的是变压器能够以多高的效率将电能提供给二次线圈。磁导率越高，变压器将电能从一次传输到二次的效率就越高。内在高磁导率指的是真空磁导率，其定义为：


单位是牛顿每平方安培。相对磁导率的定义是特定材料的磁导率除以内在高磁导率，即


如今业界使用最广泛的材料是磁芯。锰锌铁氧体磁芯的相对磁导率是640或更高。然而，对于无线充电器而言，磁芯材料是空气。这是因为一次线圈处于与二次线圈相隔离的基座中。空气的相对磁导率是1，使变压器的能效低得多。由于变压器能效低，电路其它部分的能效就变得极为重要。
二次侧整流桥
全桥整流器及滤波器电路通过感应在二次线圈的交流讯号产生恆定直流电压。图2显示使用4颗二极体体配置的全桥整流器电路。

　图2：采用4颗二极体的全桥整流器配置

当二极体1和3正向偏置时，二极体2和4反向偏置，反之亦然。因此，整流桥的主要功率损耗就是两个二极体上的正向压降。标準二极体的压降约为0.7 V。这表示两个二极体的功率损耗为：


萧特基二极体的正向压降要低得多，典型值约为0.4V。对于如图2所示的整流桥配置而言，萧特基二极体提供更高的能效。图2中的输入波形示例是正弦波，幅值为VPK。经过整流的输出的幅值为VPK，週期中的两个半波都是正波。