手机无线充电器解决方案苏振贺

手机无线充电器解决方案苏振贺

苏振贺

（广东鼎华科技股份有限公司广东佛山528000）

摘要：手机无线充电以其灵活方便等优势，成为了人们心目中理想的充电方式，手机无线充电器的设计也成为了研究热点。本文采用DW540作为原边电路主控IC，设计了一种手机无线充电器，实现了手机的无线充电，期望能为有关需要提供参考。

关键词：手机；无线充电器；解决方案；设计

随着数字电子技术的快速发展以及互联网的不断普及，手机成为了人们生活中不可或缺的一部分，与此同时，手机功耗增大，需要频繁充电也成为困扰人们的一个问题。而传统的接触式充电方式逐渐无法满足人们的实际需求，对手机无线充电器的设计展开研究具有十分重要的意义。

1.便携式电子设备无线充电标准

无线充电市场兴起的一个关键是不同发送器和接收机之间的标准化。以前，销售无线充电接收机的公司还必须同时提供一个相应的发送器。这种状况制约了无线充电的市场接受能力，并导致出现大量不同类型、相互不兼容的无线充电技术。无线充电联盟（WPC）制定出了第一个全球标准，实现了5W功率级别发送器和接收机的通用性。Qi标准定义了无线充电系统的工作频率、工作电压和基本线圈配置。另外，还定义了一种通信协议，接收机通过它与发送器通信，例如：发送器何时终止供电（即电话不再充电时进入节能模式）、接收机要求提供多少电力以及输出功率增加还是减少等。

提供Qi标准产品的一条最快捷途径是，利用行业通用标准获得基站电源（无线发送器）的同时，提供具有电源或者直接电池充电实现的配件解决方案。在这种情况下，配件解决方案指的是无线充电功能，其作为移动设备的一种选配。最普遍的两种配件实现是保护壳和后盖。保护壳指的是一种塑料壳，它的内部包含有无线充电电路，可以牢固地夹在移动设备上，通过一些外部触点向移动设备提供电源。

在无线充电传输期间，连接适配器或者电池充电终止时，无线充电应中断运行。当接收机检测到无负载状态时，向发送器发送一条停止电力传输的信息，以此来实现上述目标。通过开启多路复用器的无线充电接收机开关，可以模拟这种状态。利用其他通信，可以获得无负载状态的更多详细信息。

2.手机无线充电解决方案

2.1基于无线充电IC的电能传输原理

以松耦合变压器之间的气隙为界限，左边为原边电路，电能通过AC/DC变换后再经DW540芯片控制的驱动电路进行高频逆变后经原边发射发射线圈向空间辐射电磁能量；气隙右边为副边电路，通过副边拾取线圈从空间磁场感应电能，拾取到的高频在TI公司的bq5101x系列无线充电IC的控制下将电压经整流滤波变换后为负载供电。

在原副边电路在进行能量传递之前，首先需要经过通信握手环节，确定负载和原副边电路是支持QI无线充电标准的设备，具体的通信协议是采用反向散射调制策略。

调制方式分为电阻调制和电容调制，具体的方法是在电能传输通道建立之前通过将副边电路的调制电容或电阻切入和切出，从而导致原边发射阻抗的变化，进而引起原边线圈电流大小的变化，将电流大小的变化等效成二进制中的1和0，根据该方法进行通信口令的传递。通过图1中的V/I传感器经实现。

如图1所示为手机无线充电的原边磁能发射电路，采用单相桥式逆变器作为原边功率变换环节，采用集成ICFDS9926A双N通道MOSFET作为开关器件。

2.3基于bq51013b芯片的副边拾取电路

手机无线充电副边电路，芯片bq51013b集成了效率高达93%的同步整流器、输出电压调节器、基于QI无线充电协议的集成数字控制器以及精确的电压、电流检测反馈环路，用于确保传输的高效率和低耗散功率。AC1和AC2为高频交流电输入；BOOT1和BOOT2用于驱动同步整流MOSFET的自举电容；COM1和COM2为集电极开漏输出，用于进行原副边电路通信的调制电容；CLMP1与CLMP2用于实现对IC的过电压保护功能；ILIM为用于IC过电流限制，FOD用于实现充电异物检测功能，RECT输出侧电容用于对输出电压进行滤波。

3.实验平台测试

3.1手机无线充电器PCB样板

手机无线充电器原边电路和副边电路的PCB样板，原、副边电路均采用贴片元器件，原边电路尺寸为，长：65mm、宽：30mm、厚：2mm；副边电路尺寸为，长：33mm、宽：18mm、厚：1mm。原、副边电路尺寸非常小，副边电路可完全装在手机外壳里。

3.2充电测试

手机无线充电实际测试，下方为原边电路，上方的为副边拾取电路，充电器输出为5V/1A，充电效率约75%，较普通有线充电器稍慢。

4.结语

综上所述，手机无线充电器满足人们无需随身携带充电线、实现便捷充电的需求，同时还具有良好的安全性能，因此得到人们的青睐。本文设计了一种手机无线充电器，经过测试，结果表明该充电器充电效率达75%，且具有良好的安全性和可行性，可为其他手机无线充电器的设计提供借鉴。

参考文献：

[1]顾伟伟，贾搏睿，王鑫怡，张兰红.手机锂电池无线充电器设计[J].电源世界，2017（06）：26-29.

[2]王本有，毛德梅，卢清平，符茂胜.无线充电器的设计与仿真[J].九江学院学报（自然科学版），2016，31（03）：26-29.

[3]曹子淳.论无线充电产品在手机充电领域的应用及发展[J].科技创新与应用，2016（07）：295.