無(wú)線充電應(yīng)用的二次側(cè)整流橋應(yīng)用方案介紹

如今，業(yè)界持續(xù)需要行動(dòng)(on-the-go)電源管理，無(wú)線(感應(yīng)式)充電方案在市場(chǎng)變得越來(lái)越普及。雖然能效不如現(xiàn)有有線充電方案高，但無(wú)線充電方案為消費(fèi)者提供更多便利，亦省下了額外的充電線纜。無(wú)線充電的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋可攜式電子產(chǎn)品、汽車，甚至是醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)。當(dāng)今的高科技社會(huì)越來(lái)越渴求針對(duì)多種電子設(shè)備的便利充電方案。潛在的無(wú)線充電市場(chǎng)機(jī)會(huì)包括汽車、機(jī)場(chǎng)及家中應(yīng)用。如今游戲平臺(tái)也為游戲控制器提供無(wú)線充電選擇，目的是為消費(fèi)者提供更多便利。隨著無(wú)線充電技術(shù)變得更加流行，許多手機(jī)制造商已經(jīng)開始提供整合額外電路以使產(chǎn)品兼容無(wú)線充電的電池蓋。

無(wú)線充電并非新概念。電動(dòng)牙刷和剃須刀使用這種充電方法已經(jīng)有些年頭了。消費(fèi)者簡(jiǎn)單地將設(shè)備置于基座(base unit)上來(lái)為電池充電，而不需要暴露的金屬觸點(diǎn)。無(wú)線充電減少或省去充電線纜，且能夠同時(shí)為多個(gè)設(shè)備充電，只要簡(jiǎn)單地將它們置于同一個(gè)充電板上就可以了。

無(wú)線充電是透過(guò)使用空氣(air-core)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一次線圈位于充電板，二次線圈位于設(shè)備本身。充電板在二次線圈感應(yīng)出電流，此電流透過(guò)手持設(shè)備內(nèi)的全橋整流器及額外電路，產(chǎn)生直流電壓來(lái)為電池充電。圖1顯示無(wú)線充電電路的方塊圖。基座采用標(biāo)準(zhǔn)墻式插座供電。一旦手持設(shè)備置于基座上，電池就開始充電。

　　圖1：無(wú)線充電電路架構(gòu)圖。

變壓器基本塬理

當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，就產(chǎn)生磁場(chǎng)。變壓器利用這基本屬性從一個(gè)線圈感應(yīng)電流到另一個(gè)線圈。匝數(shù)比N指的是二次側(cè)線圈的匝數(shù)與一次側(cè)線圈匝數(shù)之比。

匝數(shù)比用于計(jì)算二次側(cè)線圈中感應(yīng)的電壓和電流。二次側(cè)線圈產(chǎn)生的電壓可用下述等式來(lái)計(jì)算：

二次側(cè)線圈電流的計(jì)算等式如下：

變壓器可設(shè)計(jì)為不同的配置，并使用磁芯材料在二次線圈中感應(yīng)出磁場(chǎng)。磁導(dǎo)率(?)衡量的是變壓器中產(chǎn)生磁場(chǎng)的有效性。換句話說(shuō)，磁導(dǎo)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(dǎo)率越高，變壓器將電能從一次傳輸?shù)蕉蔚男示驮礁?。?nèi)在高磁導(dǎo)率指的是真空磁導(dǎo)率，其定義為：

單位是牛頓每平方安培。相對(duì)磁導(dǎo)率的定義是特定材料的磁導(dǎo)率除以內(nèi)在高磁導(dǎo)率，即

如今業(yè)界使用最廣泛的材料是磁芯。錳鋅鐵氧體磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率是640或更高。然而，對(duì)于無(wú)線充電器而言，磁芯材料是空氣。這是因?yàn)橐淮尉€圈處于與二次線圈相隔離的基座中。空氣的相對(duì)磁導(dǎo)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(cè)整流橋

全橋整流器及濾波器電路通過(guò)感應(yīng)在二次線圈的交流訊號(hào)產(chǎn)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(dāng)二極體1和3正向偏置時(shí)，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(gè)二極體上的正向壓降。標(biāo)識(shí)極體的壓降約為0.7 V。這表示兩個(gè)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(duì)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(jīng)過(guò)整流的輸出的幅值為VPK，L期中的兩個(gè)半波都是正波。