詳解電磁感應式無線充電係統三大核心技術
發布時間:2013-03-18 責任編輯:hedyxing
【導讀】據(ju)市(shi)場(chang)預(yu)測(ce),未(wei)來(lai)幾(ji)年(nian)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)式(shi)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)在(zai)消(xiao)費(fei)類(lei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)領(ling)域(yu)中(zhong)該(gai)類(lei)產(chan)品(pin)將(jiang)呈(cheng)倍(bei)數(shu)成(cheng)長(chang)。在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong)將(jiang)探(tan)討(tao)目(mu)前(qian)在(zai)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)式(shi)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)三(san)大(da)核(he)心(xin)技(ji)術(shu):諧振控製、高效能功率傳輸以及數據傳輸,以及它們麵臨的難題與現有的解決方法。
諧振控製
現今量產的IC製程已經進步到納米層級,但量產電容、電(dian)感(gan)組(zu)件(jian)的(de)規(gui)格(ge)卻(que)很(hen)難(nan)作(zuo)到(dao)誤(wu)差(cha)在(zai)百(bai)分(fen)之(zhi)一(yi)以(yi)下(xia),而(er)在(zai)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)式(shi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)係(xi)利(li)用(yong)兩(liang)個(ge)線(xian)圈(quan)感(gan)應(ying),而(er)線(xian)圈(quan)即(ji)為(wei)電(dian)感(gan),在(zai)線(xian)圈(quan)上(shang)需(xu)要(yao)搭(da)配(pei)電(dian)容(rong)作(zuo)為(wei)諧(xie)振(zhen)匹(pi)配(pei),這(zhe)樣(yang)的(de)構(gou)造(zao)即(ji)同(tong)LC振蕩裝置,較為不同的是在這係統中的目的是為了要在線圈上傳輸功率,為了提高效率需要在電容、電感選用低阻抗零件使質量因子Q提高,在這樣的設計下其諧振曲線的斜率變的非常的大,在量產中係統設計頻率與電容、電感搭配變的非常困難,因為先前提到電容、電感存在相當的誤差,在量產中這樣的誤差若是沒有在係統中加入諧振控製修正誤差因素,則成品良率難以控製。在電容、電感誤差下會搭配出偏移原設計諧振點組合,導致發射功率與設計預定值有所偏差。
參考圖(一)所示,在電磁感應電力係統中發設端的線圈上訊號振幅大小即為輸出功率的大小,在這個示意圖中表示一組線圈與電容組合的諧振曲線;在曲線上橫軸為操作的頻率,在不同的工作頻率下於線圈上有不同大小的振幅輸出,而最大振幅的諧振電將出現在頻率F=1/(2π√(LC))zhishang,zaishejishangbingbuhuijiangxitongshedingzaizuigaogonglvshuchudexiezhendianshang,ershihuigongzuozaibixiezhendiangaoyixiedepinlvshishuchugonglvweichizaishidangzhi,zaixitongzhongwomentongchangchengzhegepinlvweizhongxingongzuopinlv。zaiganyinggongdianguochengzhongkenenghuixuyaojiadahuojiangdishuchugonglv,zheshizhiyaotiaozhenggongzuopinlvjiukeyiwancheng。
如圖(一) 所(suo)示(shi),在(zai)需(xu)要(yao)加(jia)功(gong)率(lv)時(shi)需(xu)要(yao)降(jiang)低(di)些(xie)頻(pin)率(lv)使(shi)其(qi)靠(kao)近(jin)諧(xie)振(zhen)點(dian),用(yong)以(yi)提(ti)高(gao)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv),反(fan)之(zhi)要(yao)降(jiang)低(di)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)隻(zhi)要(yao)提(ti)高(gao)頻(pin)率(lv)即(ji)可(ke)完(wan)成(cheng),在(zai)此(ci)將(jiang)這(zhe)個(ge)方(fang)式(shi)定(ding)義(yi)為(wei)變(bian)頻(pin)式(shi)功(gong)率(lv)調(tiao)整(zheng)。

圖(一)變頻式功率調整
另外一個改變輸出功率的方式為改變發射端上的驅動電壓,參考圖(二)所(suo)示(shi),在(zai)同(tong)一(yi)線(xian)圈(quan)與(yu)電(dian)容(rong)的(de)諧(xie)振(zhen)組(zu)合(he)中(zhong),當(dang)於(yu)驅(qu)動(dong)發(fa)射(she)線(xian)圈(quan)上(shang)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)壓(ya)大(da)小(xiao)即(ji)直(zhi)接(jie)改(gai)變(bian)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)大(da)小(xiao),在(zai)此(ci)將(jiang)這(zhe)個(ge)方(fang)式(shi)定(ding)義(yi)為(wei)變(bian)壓(ya)式(shi)功(gong)率(lv)調(tiao)整(zheng)。

圖(二)變壓式功率調整
先前有提到在量產中線圈與電容存在的誤差需要被修正,修正的目的在於每一組生產出來的產品需要有一致的功率輸出設定。參考圖(三)所示,這是典型量產中產品的諧振曲線,有諧振點偏高與偏高的產品;在變頻式的係統中,為了要始輸充功率都合乎預期設定,當諧振點偏高(電容或電感值偏小)的組合中即提高中心工作頻率使輸出功率與設計目標相同,反之諧振點偏低時就反向操作,如圖(三)中所示,變頻係統擁有寬裕的修正容許空間。

圖(三)變頻式諧振偏差修正
[page]另外一個修正諧振偏差的方式為變壓式,參考圖(四)所示利用改變驅動電壓的方式進行,當諧振點偏高(電容或電感值偏小)shijiujiangdiqudongdianyashigonglvshuchujiangdidaosuoshejideyudingzhi,fanzhixiezhendianpiandishijiufanxiangcaozuo。keyikanchuliyongbianyashidetiaozhengfangshi,xiuzhengrongxukongjianxiangjiaoyubianpinshijiaoweixiazhai,zhuyaoweigaibiandianyadexiuzhengfudumeiyougaibianpinlvfangshideda,youyufanyingjiaohuansuoyiyebijiaohaokongzhitiaozhengfudu。

圖(四)變壓式諧振偏差修正
在諧振係統中調整功率的方式另外還有改變線圈上的電感值或電容值的方法,但在實際量產上並不容易完成所以不被采用。在圖(五)是無線充電聯盟規格書中所提的兩種控製發射線圈輸出功率的方法,第一種是變頻調整式,另一種則是變壓調整式。


圖(五)qi規格書中供電端發射線圈驅動架構圖
表1:分析這兩種方式的優缺點

由上表可看出,變頻式的在性能上有優勢,但在設計上有難度;在主控IC上的輸出頻率主要是由微處理器架構的PWM輸出來完成,電磁感應式的操作頻率約在100K ~200K Hz之間,需要輸出上下緣各50%的方波來進行驅動可以得到較好的效能,而在高Q值的諧振線圈上頻率調整範圍需要到1K Hz以下;簡單的來說設計的輸出需要在100K ~200K Hz之前以每段1K Hz以(yi)下(xia)的(de)調(tiao)整(zheng)間(jian)隔(ge)進(jin)行(xing)變(bian)頻(pin),在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)定(ding)需(xu)求(qiu)下(xia)低(di)階(jie)的(de)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)無(wu)法(fa)完(wan)成(cheng)這(zhe)樣(yang)的(de)功(gong)能(neng),另(ling)外(wai)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)下(xia)諧(xie)振(zhen)反(fan)應(ying)敏(min)銳(rui),些(xie)微(wei)的(de)頻(pin)率(lv)改(gai)變(bian)會(hui)使(shi)功(gong)率(lv)大(da)幅(fu)跳(tiao)動(dong),如(ru)何(he)利(li)用(yong)軟(ruan)件(jian)去(qu)控(kong)製(zhi)此(ci)現(xian)象(xiang)為(wei)諧(xie)振(zhen)控(kong)製(zhi)的(de)技(ji)術(shu)核(he)心(xin)。
數據傳輸
在zai電dian磁ci感gan應ying式shi電dian力li係xi統tong中zhong最zui重zhong要yao的de技ji術shu問wen題ti就jiu是shi必bi需xu要yao能neng識shi別bie放fang置zhi於yu發fa射she線xian圈quan上shang的de物wu體ti,感gan應ying電dian力li就jiu與yu烹peng調tiao用yong的de電dian磁ci爐lu一yi樣yang會hui發fa射she強qiang大da的de電dian磁ci波bo能neng量liang,若ruo直zhi接jie將jiang此ci能neng量liang打da在zai金jin屬shu上shang則ze會hui發fa熱re造zao成cheng危wei險xian;為(wei)解(jie)決(jue)此(ci)問(wen)題(ti)各(ge)廠(chang)商(shang)發(fa)展(zhan)可(ke)識(shi)別(bie)目(mu)標(biao)之(zhi)技(ji)術(shu),經(jing)過(guo)幾(ji)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)確(que)認(ren)藉(ji)由(you)受(shou)電(dian)端(duan)接(jie)收(shou)線(xian)圈(quan)反(fan)饋(kui)訊(xun)號(hao)由(you)供(gong)電(dian)端(duan)發(fa)射(she)線(xian)圈(quan)接(jie)收(shou)訊(xun)號(hao)為(wei)最(zui)好(hao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)式(shi),為(wei)完(wan)成(cheng)在(zai)感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)上(shang)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)功(gong)能(neng)為(wei)係(xi)統(tong)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)。
zaichuansongdianlizhiganyingxianquanshangyaowendingchuansongshujufeichangkunnan,zhuyaozaiboshiyongzaidagonglvdedianlichuanshu,qihuishoudaozaidianyuanshiyongzhongdegezhongganraozhuangkuang,lingwaixianqianyetidaozheshiyigebianpinshidekongzhixitong,suoyizhuzaibogongzuopinlvyebuhuiguding。yinweikunnansuoyixianqianchangshangtuichudejishuyouchuleganyingxianquangongyingdianliwai,lingwaizaijianliyigewuxiantongxinpindao,liruhongwaixian、藍芽、RFID標簽、WiFi…等deng,但dan外wai加jia這zhe些xie模mo塊kuai已yi經jing違wei背bei的de成cheng本ben原yuan則ze,這zhe個ge產chan品pin為wei充chong電dian器qi,成cheng本ben一yi定ding要yao控kong製zhi的de相xiang當dang低di才cai可ke被bei市shi場chang所suo接jie受shou,所suo以yi利li用yong感gan應ying線xian圈quan本ben身shen作zuo數shu據ju傳chuan輸shu為wei業ye界jie必bi采cai用yong的de方fang式shi。
利用感應電力之線圈進行數據傳輸會遇到兩個問題,就是如何發送數據與如何接收數據,原理同RFID的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi),供(gong)電(dian)端(duan)線(xian)圈(quan)上(shang)發(fa)送(song)主(zhu)載(zai)波(bo)打(da)到(dao)受(shou)電(dian)端(duan)線(xian)圈(quan)上(shang),再(zai)由(you)受(shou)電(dian)端(duan)電(dian)路(lu)上(shang)控(kong)製(zhi)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)來(lai)進(jin)行(xing)反(fan)饋(kui),在(zai)現(xian)行(xing)的(de)感(gan)應(ying)電(dian)力(li)設(she)計(ji)中(zhong)為(wei)單(dan)向(xiang)傳(chuan)輸(shu),也(ye)就(jiu)是(shi)電(dian)力(li)能(neng)量(liang)(LC振蕩主載波)yougongdianduanfasongdaoshoudianduan,ershoudianduanfankuiziliaomadaogongdianduan,ershoudianduanshoudaogongdianduandenengliangzhiyouqiangruozhifenmeiyouneihantongxunchengfen,zhegeshujumachuansongdejizhiyezhiyoushoudianduankaojinhoushoudaodianlinengliangcainengfankui,zaigongdianduanweitigongnengliangdezhuangkuangxiabingwufajinxingshujumachuansong,zhakanlaizhishibantaodetongxunjizhizaiganyingdianlixitongzhongquefeichangshiyong,yinweimanzulexitongsuoxuyaodegongneng:供電端辨識受電端後開啟發送能量進行電力傳輸,受電端傳回電力狀況由供電端進行調整。
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參考圖(六)中qiguigeshuzhongshoudianduanjieshoudianliyushujufankuijiagou,qizhongkeyikandaoyouliangzhongshejijiagou,fenbieshidianzushiyudianrongshiliangzhong。dianzushitiaozhifankuixunhaodefangshiyuanzibeidongshiRFID技術,利用接收線圈阻抗切換反饋訊號到發射線圈進行讀取,運用在感應式電力上由美國ACCESS BUSINESS GROUP (Fulton) 所申請之美國專利公開號20110273138 WIRELESS CHARGING SYSTEM 內容中有提到係利用切換開關位於接收端整流器後方的負載電阻,即圖(六)中的Rcm使線圈上的阻抗特性變化反饋到供電線圈上,經由供電線圈上的偵測電路進行解析變化,再有供電端上的處理器內軟件進行譯碼動作。
參考圖(七)在專利說明書中,Fig.7中表示供電線圈上的訊號狀況,當Rcm上的開關導通時,拉低受電線圈上的阻抗反饋到供電線圈上使其振幅變大,在編碼的方式采用UART通訊方式中asynchronous serial format(異步串聯格式)進(jin)行(xing)編(bian)碼(ma),即(ji)在(zai)固(gu)定(ding)的(de)計(ji)時(shi)周(zhou)期(qi)下(xia)該(gai)時(shi)間(jian)點(dian)是(shi)否(fou)有(you)發(fa)生(sheng)調(tiao)製(zhi)狀(zhuang)態(tai)變(bian)化(hua)進(jin)行(xing)判(pan)讀(du)邏(luo)輯(ji)數(shu)據(ju)碼(ma),但(dan)這(zhe)個(ge)編(bian)碼(ma)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)發(fa)線(xian)將(jiang)會(hui)有(you)一(yi)段(duan)周(zhou)期(qi)的(de)時(shi)間(jian)持(chi)續(xu)在(zai)調(tiao)製(zhi)狀(zhuang)態(tai)。
參考圖(八)為qi規格書中的數據傳輸格式,可以看到是由一個2KHz的計時頻率進行數據調製與譯碼的數據傳送頻率,經由推算在一個調至狀態下最長會有一個周期的時間在調製狀態。UARTtongxunfangshizhongtiaozhizhuangtaidechangduanbingmeiyouyingxiangdaoxitongzhongdegongneng,danzaiganyingshidianlixitongzhongtiaozhizhuangtaihuiyingxiangdaogongdiandezhuangtai,yuanyinshigongdianduandezhuzaibobenshenshiyonglaichuansongdianlide,touguogongdianduanyushoudianduanxianquanouhedexiaoguonengchuansongqiangdadedianliuqudongli,ershoudianduandedianzufuzaixuyaochengshouqudongdianliujinxingfankui,danggonglvjiadahouzaiRcm上所承受的功率也會增加,且在調製期間原要通往受電端輸出的電流也會被Rcm所分流,所以在調製期間受電端的輸出能力會被損耗;另ling外wai調tiao製zhi的de時shi間jian會hui因yin為wei傳chuan送song頻pin率lv提ti高gao而er縮suo短duan,因yin為wei在zai感gan應ying式shi電dian源yuan係xi統tong中zhong主zhu載zai波bo的de工gong作zuo頻pin率lv受shou於yu組zu件jian與yu電dian磁ci幹gan擾rao法fa規gui限xian製zhi下xia隻zhi能neng在zai較jiao低di的de頻pin率lv下xia運yun作zuo(約100~200KHz),而(er)數(shu)據(ju)是(shi)靠(kao)主(zhu)載(zai)波(bo)上(shang)的(de)調(tiao)製(zhi)狀(zhuang)態(tai)傳(chuan)送(song),所(suo)以(yi)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)頻(pin)率(lv)需(xu)要(yao)遠(yuan)低(di)於(yu)主(zhu)載(zai)波(bo)頻(pin)率(lv)下(xia)才(cai)能(neng)順(shun)利(li)運(yun)作(zuo),在(zai)前(qian)述(shu)條(tiao)件(jian)的(de)衝(chong)突(tu)下(xia)可(ke)以(yi)發(fa)現(xian)當(dang)感(gan)應(ying)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)的(de)功(gong)率(lv)提(ti)高(gao)後(hou),電(dian)阻(zu)負(fu)載(zai)的(de)數(shu)據(ju)調(tiao)製(zhi)方(fang)式(shi)為(wei)不(bu)可(ke)行(xing),因(yin)為(wei)在(zai)調(tiao)製(zhi)電(dian)路(lu)上(shang)的(de)電(dian)阻(zu)器(qi)會(hui)有(you)相(xiang)當(dang)長(chang)的(de)周(zhou)期(qi)在(zai)導(dao)通(tong)的(de)狀(zhuang)態(tai)造(zao)成(cheng)功(gong)率(lv)消(xiao)耗(hao)。

圖(六)qi規格書中受電端接收電力與數據反饋架構

圖(七)美國專利公開號20110273138 WIRELESS CHARGING SYSTEM內容

圖(八)qi規格書中數據傳送格式
前(qian)段(duan)所(suo)提(ti)當(dang)功(gong)率(lv)加(jia)大(da)後(hou)因(yin)為(wei)受(shou)電(dian)端(duan)上(shang)的(de)訊(xun)號(hao)調(tiao)製(zhi)用(yong)負(fu)載(zai)電(dian)阻(zu)需(xu)要(yao)吸(xi)收(shou)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)流(liu)會(hui)產(chan)生(sheng)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)問(wen)題(ti)所(suo)以(yi)較(jiao)為(wei)不(bu)可(ke)行(xing),且(qie)為(wei)了(le)反(fan)饋(kui)訊(xun)號(hao)容(rong)易(yi)被(bei)辯(bian)識(shi)需(xu)要(yao)有(you)較(jiao)大(da)的(de)反(fan)饋(kui)量(liang)使(shi)線(xian)圈(quan)上(shang)有(you)較(jiao)大(da)的(de)調(tiao)製(zhi)深(shen)度(du),這(zhe)個(ge)設(she)計(ji)下(xia)需(xu)將(jiang)使(shi)接(jie)收(shou)端(duan)上(shang)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)阻(zu)設(she)定(ding)較(jiao)低(di)的(de)阻(zu)抗(kang)用(yong)來(lai)吸(xi)收(shou)更(geng)多(duo)的(de)能(neng)量(liang)產(chan)生(sheng)反(fan)饋(kui),在(zai)這(zhe)個(ge)循(xun)環(huan)下(xia)要(yao)提(ti)升(sheng)感(gan)應(ying)式(shi)電(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)器(qi)之(zhi)可(ke)用(yong)功(gong)率(lv)將(jiang)遇(yu)到(dao)瓶(ping)頸(jing)。所(suo)以(yi)有(you)廠(chang)商(shang)提(ti)出(chu)另(ling)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)式(shi)訊(xun)號(hao)調(tiao)製(zhi)方(fang)法(fa)。由(you)香(xiang)港(gang)ConvenientPower HK Ltd申請之美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER (用於無線電力中的數據調製與解調方法),參考圖(九)說shuo明ming其qi內nei容rong所suo提ti的de在zai先xian前qian設she計ji在zai受shou電dian端duan產chan生sheng調tiao製zhi反fan饋kui能neng量liang的de負fu載zai電dian阻zu改gai成cheng電dian容rong,其qi因yin為wei采cai用yong電dian容rong調tiao製zhi時shi會hui在zai供gong電dian端duan發fa射she線xian圈quan上shang產chan生sheng電dian流liu與yu電dian壓ya相xiang位wei差cha變bian化hua,所suo以yi可ke以yi利li用yong分fen析xi此ci變bian化hua來lai進jin行xing譯yi碼ma;這樣的設計可以不需要產生很大的調製深度即可達到反饋數據的目的,所以即使在較長的調製期間並不會消耗過多的能量。
這個技術中需要在供電端上取出三個值進行分析: 1.為供電線圈上的交流電壓值 2.為供電線圈上的交流電流值 3.為驅動供電線圈的電源電流 ,其(qi)中(zhong)電(dian)流(liu)值(zhi)需(xu)要(yao)將(jiang)供(gong)電(dian)線(xian)圈(quan)到(dao)接(jie)地(di)端(duan)串(chuan)連(lian)一(yi)個(ge)電(dian)感(gan),量(liang)測(ce)電(dian)感(gan)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)值(zhi)來(lai)測(ce)定(ding)電(dian)流(liu),而(er)這(zhe)三(san)個(ge)數(shu)值(zhi)的(de)變(bian)化(hua)量(liang)都(dou)很(hen)微(wei)小(xiao),所(suo)以(yi)從(cong)供(gong)電(dian)線(xian)圈(quan)取(qu)回(hui)訊(xun)號(hao)後(hou)需(xu)要(yao)透(tou)過(guo)多(duo)重(zhong)的(de)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)解(jie)析(xi),這(zhe)部(bu)份(fen)也(ye)造(zao)成(cheng)電(dian)路(lu)成(cheng)本(ben)的(de)提(ti)高(gao),參(can)考(kao)圖(tu)(十)、(十一)中可以看到這兩種訊號調製的方法所造成供電線圈上所發生的訊號變化。

圖(九)美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER內容

圖(十)ti規格書說明電組式訊號調製電路

圖(十一)ti規格書說明電容式訊號調製電路
[page]前段所提到的技術中,在WPC qi 規格中所定義為調製期間訊號與非調製期間訊號在供電線圈上產生的高低差需要大於電流差15m A、電壓差 200m V ,相較於送電期間在供電線圈上的主載波電壓約在50V~100V之(zhi)間(jian),這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)量(liang)相(xiang)當(dang)小(xiao),也(ye)就(jiu)是(shi)透(tou)過(guo)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)將(jiang)微(wei)小(xiao)的(de)變(bian)化(hua)量(liang)當(dang)作(zuo)反(fan)饋(kui)訊(xun)號(hao)處(chu)理(li)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)時(shi)會(hui)發(fa)現(xian),造(zao)成(cheng)供(gong)電(dian)線(xian)圈(quan)上(shang)振(zhen)幅(fu)與(yu)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)的(de)原(yuan)因(yin)不(bu)隻(zhi)是(shi)來(lai)自(zi)受(shou)電(dian)端(duan)的(de)反(fan)饋(kui)訊(xun)號(hao),另(ling)外(wai)在(zai)受(shou)電(dian)端(duan)輸(shu)出(chu)的(de)負(fu)載(zai)上(shang)產(chan)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)供(gong)電(dian)線(xian)圈(quan)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua),而(er)先(xian)前(qian)技(ji)術(shu)所(suo)運(yun)的(de)的(de)是(shi)縮(suo)小(xiao)反(fan)饋(kui)深(shen)度(du)使(shi)調(tiao)製(zhi)訊(xun)號(hao)造(zao)成(cheng)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)降(jiang)低(di),在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)上(shang)受(shou)電(dian)裝(zhuang)置(zhi)大(da)多(duo)不(bu)是(shi)穩(wen)定(ding)的(de)負(fu)載(zai),市(shi)麵(mian)的(de)手(shou)持(chi)裝(zhuang)置(zhi)在(zai)充(chong)電(dian)時(shi)會(hui)有(you)快(kuai)速(su)的(de)電(dian)流(liu)汲(ji)取(qu)變(bian)動(dong),而(er)這(zhe)樣(yang)的(de)變(bian)動(dong)下(xia)會(hui)使(shi)供(gong)電(dian)線(xian)圈(quan)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)跳(tiao)動(dong),經(jing)過(guo)電(dian)路(lu)放(fang)大(da)訊(xun)號(hao)後(hou)會(hui)變(bian)成(cheng)數(shu)據(ju)碼(ma)中(zhong)的(de)噪(zao)聲(sheng),而(er)這(zhe)樣(yang)的(de)噪(zao)聲(sheng)會(hui)使(shi)訊(xun)號(hao)傳(chuan)送(song)失(shi)效(xiao)。
參考圖(十二)qi係統中的數據傳送波型組圖,這是取ti供電端bq500110EVM-688 Evaluation Module與受電端bq51013EVM-725 Evaluation Module量測到的波型,而這個套件是符合qi兼容性規範的產品,量測電RX反饋發送為 bq51013EVM-725上訊號調製電容上的波型,當在調製期間會將電容接地使吸收能量使訊號變小,此時產生了反饋到供電線圈上,使TX發射線圈產生高低起伏。而COMM1與COMM2分別為透過OPA放(fang)大(da)電(dian)路(lu)所(suo)解(jie)析(xi)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)結(jie)果(guo),轉(zhuan)成(cheng)數(shu)字(zi)訊(xun)號(hao)交(jiao)由(you)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)判(pan)讀(du)。傳(chuan)送(song)數(shu)據(ju)的(de)方(fang)式(shi)就(jiu)是(shi)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)連(lian)續(xu)產(chan)生(sheng)調(tiao)製(zhi)反(fan)饋(kui),組(zu)合(he)成(cheng)數(shu)據(ju)框(kuang)再(zai)經(jing)由(you)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)判(pan)讀(du)數(shu)據(ju)內(nei)容(rong),而(er)傳(chuan)送(song)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)若(ruo)有(you)遺(yi)失(shi)部(bu)份(fen)訊(xun)號(hao)就(jiu)會(hui)使(shi)整(zheng)個(ge)數(shu)據(ju)框(kuang)失(shi)效(xiao)。由(you)波(bo)型(xing)圖(tu)中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)這(zhe)樣(yang)的(de)調(tiao)製(zhi)訊(xun)號(hao)會(hui)依(yi)負(fu)載(zai)的(de)狀(zhuang)況(kuang)而(er)變(bian)動(dong),且(qie)在(zai)通(tong)訊(xun)中(zhong)數(shu)據(ju)框(kuang)需(xu)要(yao)一(yi)段(duan)長(chang)度(du)才(cai)能(neng)送(song)完(wan),而(er)在(zai)這(zhe)個(ge)期(qi)間(jian)內(nei)發(fa)生(sheng)的(de)負(fu)載(zai)變(bian)動(dong)都(dou)會(hui)使(shi)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)失(shi)敗(bai),而(er)在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)供(gong)電(dian)端(duan)需(xu)要(yao)靠(kao)來(lai)自(zi)受(shou)電(dian)端(duan)的(de)數(shu)據(ju)碼(ma)確(que)認(ren)裝(zhuang)置(zhi)存(cun)在(zai)才(cai)會(hui)持(chi)續(xu)送(song)電(dian),當(dang)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)機(ji)製(zhi)失(shi)效(xiao)時(shi)將(jiang)會(hui)造(zao)成(cheng)電(dian)力(li)中(zhong)斷(duan)。

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖1

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖2

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖3

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖4

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖5

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖6

圖(十二)qi係統中的數據傳送波型圖7
前述的資料傳送方法中,電阻反饋式利用較強的反饋訊號可以使訊號容易被辨識但會損耗較多的功率;電容反饋式利用細微的反饋變化損耗較少的功率卻容易受到噪聲幹擾。這兩個方式在提高傳送供率的應用有所困難,另外有廠商Fu Da Tong Technology Co., Ltd申請之美國專利公開號20110065398 UNIVERSAL DEMODULATION AND MODULATION FOR DATA COMMUNICATION IN WIRELESS POWER TRANSFER (高功率感應式電源供應器中數據傳輸之方法),參考圖(十三),其qi技ji術shu主zhu要yao是shi將jiang調tiao製zhi訊xun號hao的de格ge式shi設she計ji成cheng非fei對dui稱cheng的de數shu據ju傳chuan送song,將jiang調tiao製zhi反fan饋kui也ye就jiu是shi消xiao耗hao功gong率lv的de時shi間jian縮suo短duan,利li用yong較jiao深shen的de反fan饋kui訊xun號hao與yu噪zao聲sheng排pai除chu的de軟ruan件jian控kong製zhi方fang法fa可ke以yi在zai高gao功gong率lv係xi統tong中zhong穩wen定ding的de傳chuan送song數shu據ju訊xun號hao,且qie在zai供gong電dian端duan的de訊xun號hao解jie析xi部bu份fen不bu需xu要yao放fang大da電dian路lu,可ke以yi降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben。

圖(十三)美國專利公開號 20110278949 HIGH-POWER INDUCTION-TYPE POWER SUPPLY SYSTEM AND ITS DATA TRANSMISSION METHOD內容1
高效能功率傳輸
要提高電磁感應式無線電力係統的電力傳送效率與功率,最簡單的方式就是選用高性能的電子組件,參考圖(十四)典型的電磁感應式無線電力係統架構。在係統中有四個主要傳送功率的損耗點(從供電端直流電源輸入開始看):1.供電端的驅動組件,主要是電流通過MOSFET的損耗、 2.供電與受電線圈與諧振電容通過電流的損耗、3.受電端整流器交流到直流的轉換損耗、4.受電端穩壓器轉換損耗。由這四個損耗點可以看出供電端占了兩項、shoudianduanzhanlesanxiang,guoqudeshiyanzhongfaxianzaishoudianduandesunhaoshigongdianduandeliangbeiyishang,yincizaichuansongdianliguochengzhongshoudianduanwendushenggaohuibigongdianduanmingxian,zheyeshishoudianduandianlushejishanghuibigongdianduanlaidekunnandeyuanyin。gangsuotijitigaodianlichuanshuxiaonengzuirongyidefangfajiushishiyonggaoxingnengdezujian,danzailiangchanpinshangshiwufashixingde,zhuyaoshichongdianqibenshenzaishichangdejiaweidisuoyizaichengbenshangyouxiangdangdadexianzhi。chuleqianshudefangfawai,youyigehaodejiejuefangshi,jiushigongdianduanzhifasongshoudianduansuoxuyaodegonglv,zaishoudianduanshangshoudaoguodadegonglvhuitigaozhengliuqiyuwenyaqidezhuanhuansunshi,eryaowanchengzhegegongnengjiuxuyaoxianjiangxitongzhongdexiezhenkongzhiyushujuchuansonggongnengwancheng。

圖(十四)典型電磁感應式無線電力係統架構
一yi個ge高gao效xiao能neng的de感gan應ying式shi電dian力li係xi統tong的de運yun作zuo,為wei受shou電dian端duan可ke以yi透tou過guo數shu據ju傳chuan送song通tong知zhi供gong電dian端duan目mu前qian所suo需xu要yao的de功gong率lv,而er供gong電dian端duan在zai透tou過guo諧xie振zhen控kong製zhi調tiao整zheng功gong率lv輸shu出chu發fa送song到dao受shou電dian端duan,而er這zhe個ge動dong作zuo是shi需xu要yao快kuai速su的de自zi動dong調tiao整zheng,所suo以yi在zai數shu據ju傳chuan送song上shang需xu要yao非fei常chang穩wen定ding才cai能neng實shi現xian。所suo以yi
感gan應ying式shi電dian力li係xi統tong最zui重zhong要yao的de核he心xin技ji術shu為wei數shu據ju傳chuan輸shu的de部bu份fen,也ye是shi目mu前qian各ge廠chang商shang積ji極ji研yan究jiu改gai良liang的de技ji術shu,這zhe方fang麵mian的de技ji術shu還hai有you很hen多duo困kun難nan點dian需xu要yao突tu破po,筆bi者zhe認ren為wei在zai數shu年nian內nei還hai會hui有you相xiang當dang大da的de進jin展zhan。
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