0 引言

    隨著手機(jī)、智能手表等移動(dòng)設(shè)備的快速發(fā)展，無線充電技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從理論研究層面逐步走向商業(yè)化^[1]。近年來，人們對于手機(jī)的依賴性越來越強(qiáng)，手機(jī)不斷耗電的同時(shí)急需快速充電，因此催生了無線快速充電技術(shù)的研究和商業(yè)化應(yīng)用。

    在傳統(tǒng)的無線傳輸系統(tǒng)中，發(fā)射功率通常通過變頻或者定頻調(diào)占空比的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種方式由于其不斷變化的頻率或占空比，可能會(huì)對充電設(shè)備造成干擾^[2]，使得充電設(shè)備的充電效率差且充電過程不穩(wěn)定。作為手機(jī)行業(yè)的佼佼者，蘋果公司采用的無線快速充電方案即為定頻調(diào)壓方案，即固定工作頻率，根據(jù)動(dòng)態(tài)的負(fù)載功率需求控制調(diào)壓單元，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的功率輸出^[3]。這種方案能讓無線充電對手機(jī)的干擾降到最小^[4]，但要求實(shí)現(xiàn)多擋位的負(fù)載電壓精準(zhǔn)調(diào)整需要核心處理器(Microcontroller Unit，MCU)具備較高的PWM工作頻率，從而增加應(yīng)用成本及功耗，亦會(huì)影響產(chǎn)品的電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)^[3]。定頻調(diào)壓方案雖然具有較高的設(shè)計(jì)要求，但能夠給用戶帶來更好的充電穩(wěn)定性、充電效率以及更安全的充電環(huán)境，因此在蘋果公司的推動(dòng)下勢必會(huì)成為未來主流的無線充電方式^[5]。

    目前，已經(jīng)有一些DC/DC調(diào)壓方法可以為定頻調(diào)壓方案提供借鑒。文獻(xiàn)[6]提出了一種通過DAC調(diào)節(jié)DC/DC輸出電壓的電路方案，能夠?qū)崿F(xiàn)DC/DC輸出電壓的數(shù)字可控。文獻(xiàn)[7]探討了基于DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)控電源設(shè)計(jì)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)同一數(shù)控電源系統(tǒng)兼并恒壓恒流功能，且具有較高的輸出精度。

    基于以上設(shè)計(jì)，本文提出面向無線快速充電應(yīng)用的兩種定頻調(diào)壓方案：IDAC方案和PWM方案。它們的顯著特點(diǎn)是：(1)無需采用高主頻的MCU，只需通過MCU產(chǎn)生控制信號(hào)控制調(diào)壓單元從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)可靠的電壓調(diào)節(jié)；(2)避免輸出級(jí)直接受到輸入電壓的影響^[8]，使得搭載無線快速充電技術(shù)的產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定；(3)通過固定頻率調(diào)節(jié)電壓控制發(fā)射功率，可以有效避免無線充電對手機(jī)的通信干擾。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這兩種方案能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍的電壓調(diào)節(jié)，滿足蘋果手機(jī)的無線快速充電效果。

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作者信息:

傅桂娥1，2，徐圣楠1，繆  瑜2，張一晉1

(1.南京理工大學(xué) 電子工程與光電技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京210094；2.南京睿赫電子有限公司，江蘇 南京210094)