無線充電應用的二次側整流橋應用方案介紹

圖3顯示的是輸入電壓正弦波形1區和2區時流過整流橋和負載的電流路徑。在輸入電壓L期的前半部分(對應于1區及圖4a)，節點a的電壓高于節點b的電壓。電流流過二極體1，經過負載后，又通過二極體3流回變壓器。在輸入電壓L期的后半部分(對應于2區及圖4b)，節點b電壓高于節點a電壓，電流以相反方向流動，流過二極體2，穿過負載，再通過二極體4流回變壓器。在每種情況下，電流都以相同的方向流過負載本身，產生如圖2所示的輸出電壓波形。

圖3：(a) 輸入電壓1區的電路路徑;(b) 輸入電壓2區的電流路徑。

另一種全橋整流器配置包含2顆二極體和2顆MOSFET元件。圖4顯示了這種配置的示例。

圖4：采用2顆二極體和2顆MOSFET的全橋整流器配置

對于這種整流橋配置而言，二極體3和4被兩顆N通道MOSFET取代。MOSFET 3的閘極連接至節點a，MOSFET4的閘極連接至節點b。當MOSFET關閉時，每顆MOSFET的本體二極體(body diode)阻斷電流流動。這種配置的橋輸入及輸出波形與上述橋配置的波形相同。在1區，節點a電壓高于節點b電壓。二極體1正向偏置，二極體2反向偏置，MOSFET 3導通，而MOSFET 4關閉(MOSFET 4的本體二極體反向偏置)。在2區，節點b電壓高于節點a。二極體2正向偏置，二極體1反射偏置，MOSFET4導通，而MOSFET 3關閉(MOSFET 3的本體二極體反向偏置)。

這種配置的電路路徑及輸出波形結果與上述配置相同。然而，通過以MOSFET替代兩顆二極體，整流橋的能效得到提升，二極體及MOSFET的功率損耗計算等式為：

表1比較了使用2A負載條件下叁種二次全橋整流器電路應用方案的功率損耗。第一種應用方案是標4顆二極體配置，第二種應用方案是使用蕭特基二極體的4顆二極體配置，第叁種應用方案包含2顆蕭特基二極體和2顆MOSFET，這種方案有如安森美半導體的NMLU1210整合方案。

表1：三種整流橋應用方案的功率損耗比較

如表所示，第叁種應用方案的功率損耗最低。節省的功率損耗直接轉化為二次側電路整體能效的提升，使無線充電方案具有更高能效。全橋整流器也可以采用4顆MOSFET來實現。但這種應用方案牽涉的因素更多，必須審慎思考。

能效考慮因素對無線充電方案至關重要，因為無線充電方案采用的氣隙變壓器的能效相比傳統有線充電方案低。因此，為了將無線充電的性能提升至最高，每個電路模組的能效都必須仔細考慮及加以應對。如文中的功率損耗計算結果所示，應用2顆二極體和2顆MOSFET的方案最能節省功率損耗。對于當今的電子產業而言，節能及提升能效處于消費者及u造商所關注問題的最前端。隨著無線充電深入發展，業界對高能效及高性能方案的需求也越來越高。