10W無線充電系統的實現及設計指南

　　接收器電路上的串聯諧振電容器(圖4中的C1)對于優化熱性能也同樣關鍵。實際操作中，將多個電容器并連在一起來提供所需的總電容值。

　　圖4.無線充電接收器和關鍵諧振電容器

　　在使用C0G(較大封裝，低串聯等效電阻(ESR))和X7R(較小封裝，較高ESR)時的熱性能差異是十分可觀的(圖5)。

　　圖5.電容器對熱性能的影響

　　較小的、高ESR電容器會成為RX印刷電路板(PCB)上溫度最高的地方。由這些電容器所導致的PCB溫度上升，會阻礙其散發集成電路(IC)本身產生的熱量，這也就意味著IC和PCB的總體溫度都會增加。又由于使用了較小的諧振電容器，總效率從80%下降到74%.

　　圖6顯示的是使用一個無線電源發射器(bq500215)與一個無線電源接收器(bq51025)、評估板(EVM)和適當組件選擇組合配置的10W無線電力傳輸的總體系統效率。

　　圖6.在5V，7V和10V輸出設置時，10W電源系統的端到端效率

　　線圈選擇指南

　　bq500215發射器評估模塊使用一個無線充電聯盟(WPC)類型的29，10μH，30mΩ線圈，其額定電流為9A.除了10W接收器之外，這個線圈確保了與之前5W WPC類型接收器的兼容性。

　　在接收器端，應該對線圈參數進行優化，以匹配應用的目標輸出電壓。在需要5V輸出的情況下，RX線圈的標稱電感值應該在10μH范圍內;對于7V或10V的較高輸出電壓，RX線圈應該在15μH的范圍內。

　　雖然理想狀態是最大限度地減少線圈的直流電阻(DCR)，但是在較高的輸出電壓情況下，允許稍微地增加DCR來應對較低的電流。圖7顯示的是兩個典型RX端線圈。所有RX和TX線圈組裝時需要背面屏蔽材料。

　　圖7.針對5V，7V和10V輸出要求的典型RX線圈技術規格

　　電池充電時間比較

　　最后，執行一個10W無線電源系統的原因是減少高容量電池的充電時間。圖8顯示了與bq24261 NVDC開關模式充電器組合使用時，使用5W和10W無線電源系統時針對3.1Ah鋰離子電池的充電時間。充電時間被大幅減少—從使用5W充電器時接近4個小時減少到使用10W充電器時的少于3小時。由于鋰離子電池充電算法的逐漸降低“漸止”屬性，總充電時間的減少值與提供的電源不直接成比例。然而，代表滿充電狀態大約70%的恒定電流到恒定電壓模式的轉換點減小到了原來的一半(圖8)。

　　圖8.用10W無線電源系統減少電池充電時間

　　在設計一個完整的10W電源系統時，還有很多需要考慮在內的其它細節。