無線充電應(yīng)用的二次側(cè)整流橋應(yīng)用方案介紹

圖3顯示的是輸入電壓正弦波形1區(qū)和2區(qū)時(shí)流過整流橋和負(fù)載的電流路徑。在輸入電壓L期的前半部分(對應(yīng)于1區(qū)及圖4a)，節(jié)點(diǎn)a的電壓高于節(jié)點(diǎn)b的電壓。電流流過二極體1，經(jīng)過負(fù)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(yīng)于2區(qū)及圖4b)，節(jié)點(diǎn)b電壓高于節(jié)點(diǎn)a電壓，電流以相反方向流動(dòng)，流過二極體2，穿過負(fù)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(fù)載本身，產(chǎn)生如圖2所示的輸出電壓波形。

圖3：(a) 輸入電壓1區(qū)的電路路徑;(b) 輸入電壓2區(qū)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(jié)點(diǎn)a，MOSFET4的閘極連接至節(jié)點(diǎn)b。當(dāng)MOSFET關(guān)閉時(shí)，每顆MOSFET的本體二極體(body diode)阻斷電流流動(dòng)。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(qū)，節(jié)點(diǎn)a電壓高于節(jié)點(diǎn)b電壓。二極體1正向偏置，二極體2反向偏置，MOSFET 3導(dǎo)通，而MOSFET 4關(guān)閉(MOSFET 4的本體二極體反向偏置)。在2區(qū)，節(jié)點(diǎn)b電壓高于節(jié)點(diǎn)a。二極體2正向偏置，二極體1反射偏置，MOSFET4導(dǎo)通，而MOSFET 3關(guān)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(jié)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(jì)算等式為：

表1比較了使用2A負(fù)載條件下叁種二次全橋整流器電路應(yīng)用方案的功率損耗。第一種應(yīng)用方案是標(biāo)4顆二極體配置，第二種應(yīng)用方案是使用蕭特基二極體的4顆二極體配置，第叁種應(yīng)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(dǎo)體的NMLU1210整合方案。

表1：三種整流橋應(yīng)用方案的功率損耗比較

如表所示，第叁種應(yīng)用方案的功率損耗最低。節(jié)省的功率損耗直接轉(zhuǎn)化為二次側(cè)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(shí)現(xiàn)。但這種應(yīng)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(guān)重要，因?yàn)闊o線充電方案采用的氣隙變壓器的能效相比傳統(tǒng)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(gè)電路模組的能效都必須仔細(xì)考慮及加以應(yīng)對。如文中的功率損耗計(jì)算結(jié)果所示，應(yīng)用2顆二極體和2顆MOSFET的方案最能節(jié)省功率損耗。對于當(dāng)今的電子產(chǎn)業(yè)而言，節(jié)能及提升能效處于消費(fèi)者及u造商所關(guān)注問題的最前端。隨著無線充電深入發(fā)展，業(yè)界對高能效及高性能方案的需求也越來越高。