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无线充方案芯片选择和原理图分析-菲诺克科技
发布时间:2020-08-26

无线充方案芯片选择和原理图分析


本文中采用的无线充方案原理图由菲诺克科技提供:

           无线充发射是10W的可过QI的原理图,元件20多颗,外围简单易懂。方案成本2块多。

           采用的无线充接收是5W的原理图,方案成本1块多。

         


一、无线充基本组成部分

      发射端,对应产品就是无线充电发射器。

       发射端电路 :MCU,功率全桥,以及由电感和电容组成的LC谐振Tank,其中电感就是发射端线圈。


      接收端,对应产品就是带无线充电功能的手机等

       接收端电路:MCU,整流桥,LDO,Charger芯片,电池,以及LC谐振Tank,其中电感就是接收端线圈


二、无线充电的功率传输部分,也就是LAYOUT说的大电流、回路尽量短的电路

 

        发射端功率部分

  • 无线充电发射端输入直流电压 (DC Voltage)。

  • 直流电压通过功率全桥,在SW1和SW2点产生交流电压 (AC Voltage),其实就是一个方波。

  • 方波加载在LC Tank两端产生一个交流电流 (AC Current)。

  • 交流电流通过线圈产生磁场。



      接收端功率部分

  • 接收端线圈感应到这个磁场,在接收端LC Tank产生交流电流(AC Current)。

  • 交流电流通过整流桥转化为直流电压(DC Voltage) 。

  • 直流电压再通过一个LDO和一个Charger给电池充电。

       无线充电MCU的控制部分

  • 为了保证整个无线充电系统稳定,VRECT需要设定一个目标电压(Target Voltage),并通过一个反馈环路来控制;为了转化效率高,它的值通常设置成只比LDO高一点。

  • 反馈环路会先采集VRECT电压,并与目标电压相减,产生一个误差信号(Control Error)。

  • 误差信号会通过WPC规定的通信方式传到发射端的MCU,MCU会判断接收端是希望发射端增加能量还是减少能量。

  • MCU通过控制三个信号来控制发射的能量:

    • 输入电压

    • 功率全桥的开关频率

    • 功率全桥的输入占空比

     发射端MCU电路部分:

      

     接受端MCU电路部分:

         

        无线充电软件的通信机制

        

  • 传达信息的本质在于要让信号发生变化。就比如我跟你招手,你看到我的手在变化,就知道我在叫你。

  • 接收端在传达信息时,会在接收端LC Tank两侧接入或者接出一组电容。

  • 电容的接入或者接出会引起发射端LC Tank的等效阻抗发生变化。

  • 等效阻抗发生变化就会引起发射端LC Tank里面的电流发生变化,以及电容和电感连接处的电压(Coil Voltage)发生变化。

  • 这个变化的信号就会被采集和解调,并传到MCU当中。

  • 整个变化的规律就写在WPC协议当中,MCU利用WPC协议来知道接收端到底告诉了发射端什么信息。