1428403044-张辂-无线充电技术浅析要点.doc

浅析手机无线充电技术 一选题背景简介 二选题现状概述 现阶段有两个主流的无线充电方案即Po-WiFi无线充电技术和磁场耦合无线充电技术 Po-WiFi是英文power over WiFi的简写直观上翻译过来就是指供电的WiFi，而实际的意义也正是这样。 此概念最初是在由美国华盛顿大学University of Washington；UW的一个科研团队在开发一种利用Wi-Fi信号为手机与其他设备进行充电的技术的时候提出来的可让低功率的电子产品在28英尺的距离内进行无线充电。这项研究计划建立在研究团队最初设计的原型基础上——在17-20英尺范围内，利用Wi-Fi芯片组供电的免电池温度与相机传感器。 从技术原理来看，透过在多个Wi-Fi通道上投射少量的电波流量，搭载PoWiFi技术的路由器可模拟连续传输电力，同时最大限度地减少对于Wi-Fi效能的影响。 图一无线充电效率和距离的关系 图二Po-WiFi提供的电压和手机所需阈值电压的关系图三显示的是Po-WiFi的接收端原理电路图 图三Po-WiFi接收端原理图和所组成的就是所谓的选频回路 （1） 根据原论文为了满足后级电路的需求同时减少信号的损耗主要来自于电感的损耗所以使用了提取出来的信号没有直接送入充电回路而是先经过一个整流器和构成的电路将前级的输入信号假设为单一频率的正弦信号（目的是达到后级DC-DC转换器的最小驱动电压接着通过进行半波整流再通过进行滤波最后得到较好的直流电压图四为我根据图三所示的原理图进行的仿真电路图其中的元件参数因原电路图中未涉及故只能根据个人的主观判断给出 图四：整流滤波电路仿真电路图 图五：信号发生器输入波形参数 图六：移位及整流滤波后的波形图 这其中还有一点需要特别指出的，就是该研究团队为了达到较低的电压损失以满足后级DC-DC转换器的最小驱动电压的需要，使用了一款特殊型号的二极管——Skyworks公司出品的SMS7630-061二极管，下面的表一就列出了该二极管的一些主要参数： Parameter Symbol Min Typical Max Units Breakdown Voltage 1 V Total capacitance 0.2 pF Video resistance 500 Ω Series inductance 0.2 nH Forward voltage 60 120 mF 表一：SMS7630-061二极管的一些主要参数 经过整流后的信号接下来就是通过DC-DC converter进行转换。如图三所示，这个直流-直流的转换器是由两部分组成的：Battery Recharging Version（电池再充电版块）和Battery-Free Version（免电池版块）。 根据设计，这个直流-直流转换器需要达到以下两点目标： 将前级得到的信号电压进一步提高到传感器所需的充电电压值上； 使其对不同频段的信号的输入电阻保持一个较低的恒定值。 此外，该系统面临的最大挑战是所谓的“冷启动”问题：在免电池版块的设计中，所有的硬件元件必须从0V开始升压。但是传统的直流-直流转换器却有一个非零的最小启动阈值电压。为了解决这个问题，该团队采用了Seiko公司产的S-882Z DC–DC converter，因为该直流-直流转换器最小启动阈值电压约为300mV，在所有的类似元件中是最低的，同时它还能将输出电压提高到后级传感器所需要的2.4V。 以上就是对该接受端电路原理的阐述。但该电路还是因为输出功率和电压过低而暂时不能应用于智能手机等较高功耗的设备上，但是根据原论文的阐述，这项技术在低功耗的传感器上还是有很广阔的应用前景的，比如作为疗养院内便携式的心电传感网络的供电模块或者公共场合摄像头的供电模块等长期存在于WiFi环境下的低功耗传感器。 虽然该项技术目前还不能应用于智能手机，但无疑为智能手机的无线充电技术指明了一个光明的方向，毕竟这项技术是将手机的充电和通讯完美的结合起来的一项技术，所以希望在未来能有人提出改进方案使之确确实实的应用的智能手机的无线充电上来 2、磁场耦合无线充电技术 上述的Po-WiFi无线充电技术截止目前还没有应用到智能手机的无线充电上来，但磁场耦合无线充电技术却已经有比较广泛的运用了。 早在上世纪70 年代美国就有人提出了无线充电的概念。1974年，Leon M等人就申请了一项关于如何为电动牙刷进行无线充电的专利。该专利提出用无线供电技术为电动牙刷充电，不用牙刷的时候只需将其放置在杯座内就可以进行充电。牙刷手柄和杯座内分别包含一个电能接收装置和电能发射装置，接收装置和发射装置之间通过