無線充電應用的二次側整流橋應用方案介紹

如今，業界持續需要行動(on-the-go)電源管理，無線(感應式)充電方案在市場變得越來越普及。雖然能效不如現有有線充電方案高，但無線充電方案為消費者提供更多便利，亦省下了額外的充電線纜。無線充電的應用領域涵蓋可攜式電子產品、汽車，甚至是醫療等產業。當今的高科技社會越來越渴求針對多種電子設備的便利充電方案。潛在的無線充電市場機會包括汽車、機場及家中應用。如今游戲平臺也為游戲控制器提供無線充電選擇，目的是為消費者提供更多便利。隨著無線充電技術變得更加流行，許多手機制造商已經開始提供整合額外電路以使產品兼容無線充電的電池蓋。

無線充電并非新概念。電動牙刷和剃須刀使用這種充電方法已經有些年頭了。消費者簡單地將設備置于基座(base unit)上來為電池充電，而不需要暴露的金屬觸點。無線充電減少或省去充電線纜，且能夠同時為多個設備充電，只要簡單地將它們置于同一個充電板上就可以了。

無線充電是透過使用空氣(air-core)變壓器來實現的。一次線圈位于充電板，二次線圈位于設備本身。充電板在二次線圈感應出電流，此電流透過手持設備內的全橋整流器及額外電路，產生直流電壓來為電池充電。圖1顯示無線充電電路的方塊圖。基座采用標準墻式插座供電。一旦手持設備置于基座上，電池就開始充電。

　　圖1：無線充電電路架構圖。

變壓器基本塬理

當電流通過線圈時，就產生磁場。變壓器利用這基本屬性從一個線圈感應電流到另一個線圈。匝數比N指的是二次側線圈的匝數與一次側線圈匝數之比。

匝數比用于計算二次側線圈中感應的電壓和電流。二次側線圈產生的電壓可用下述等式來計算：

二次側線圈電流的計算等式如下：

變壓器可設計為不同的配置，并使用磁芯材料在二次線圈中感應出磁場。磁導率(?)衡量的是變壓器中產生磁場的有效性。換句話說，磁導率指的是變壓器能夠以多高的效率將電能提供給二次線圈。磁導率越高，變壓器將電能從一次傳輸到二次的效率就越高。內在高磁導率指的是真空磁導率，其定義為：

單位是牛頓每平方安培。相對磁導率的定義是特定材料的磁導率除以內在高磁導率，即

如今業界使用最廣泛的材料是磁芯。錳鋅鐵氧體磁芯的相對磁導率是640或更高。然而，對于無線充電器而言，磁芯材料是空氣。這是因為一次線圈處于與二次線圈相隔離的基座中。空氣的相對磁導率是1，使變壓器的能效低得多。由于變壓器能效低，電路其它部分的能效就變得極為重要。

二次側整流橋

全橋整流器及濾波器電路通過感應在二次線圈的交流訊號產生a定直流電壓。圖2顯示使用4顆二極體體配置的全橋整流器電路。

　圖2：采用4顆二極體的全橋整流器配置

當二極體1和3正向偏置時，二極體2和4反向偏置，反之亦然。因此，整流橋的主要功率損耗就是兩個二極體上的正向壓降。標識極體的壓降約為0.7 V。這表示兩個二極體的功率損耗為：

蕭特基二極體的正向壓降要低得多，典型值約為0.4V。對于如圖2所示的整流橋配置而言，蕭特基二極體提供更高的能效。圖2中的輸入波形示例是正弦波，幅值為VPK。經過整流的輸出的幅值為VPK，L期中的兩個半波都是正波。