淺析在Qi標(biāo)準(zhǔn)下設(shè)計(jì)的5W無(wú)線電源設(shè)計(jì)

　　自從Qi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范于2010年7月宣布后，配件產(chǎn)品便能運(yùn)用這項(xiàng)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)提供行動(dòng)裝置無(wú)線電源，完全不需要基地臺(tái)的無(wú)線電源發(fā)送器，而是利用背匣、背蓋和電池組，以及配件產(chǎn)品接收器線圈和電子裝置的套件組合。本文將重點(diǎn)說(shuō)明配件產(chǎn)品與主行動(dòng)裝置的介面，以及配件的系統(tǒng)層級(jí)需求，并探討元件選擇，衡量配件產(chǎn)品與主行動(dòng)裝置之間接腳數(shù)介面的權(quán)衡。

　　圖1顯示無(wú)線充電聯(lián)盟（WPC）電感無(wú)線電源系統(tǒng)的配置圖。發(fā)送器包含交流對(duì)直流（AC-DC）電源轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)器、傳輸線圈、電壓與電流偵測(cè)及控制器；接收器包含接收線圈、整流、電壓調(diào)節(jié)及控制器，此系統(tǒng)的負(fù)載可以是任何電池供電的裝置，例如手機(jī)。

　　圖1 WPC電感無(wú)線電源系統(tǒng)配置圖

　　Qi標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)送器和接收器相容問(wèn)題解套

　　在這個(gè)系統(tǒng)中，電源是從發(fā)送器經(jīng)由耦合的磁場(chǎng)傳輸?shù)浇邮掌鳎珹C電流流經(jīng)發(fā)送器線圈時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果接收器線圈相鄰（X-Y或Z范圍小于5毫米的間距），則大部分發(fā)送器線路將耦合于接收器線圈。耦合的線路會(huì)在二次側(cè)產(chǎn)生AC電流，經(jīng)過(guò)整流后即可產(chǎn)生DC電壓，成為手機(jī)及其他可攜式裝置的電源。必須注意的是，無(wú)線電源連結(jié)一般是鬆散耦合的空心變壓器。

　　新興無(wú)線電源市場(chǎng)的關(guān)鍵是不同發(fā)送器及接收器的標(biāo)準(zhǔn)化。在過(guò)去，任何販?zhǔn)蹮o(wú)線電源接收器的公司，必須搭配販?zhǔn)蹖?duì)應(yīng)的發(fā)送器，使得無(wú)線電源的市場(chǎng)接受度受到局限，而且也導(dǎo)致無(wú)線電源技術(shù)互不相容。WPC制定全球第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，使5瓦（W）電源運(yùn)作的發(fā)送器及接收器彼此相容。這個(gè)Qi標(biāo)準(zhǔn)定義無(wú)線電源系統(tǒng)的運(yùn)作頻率、運(yùn)作電壓，以及基本線圈配置。通訊協(xié)定定義讓接收器將資訊傳送至發(fā)送器，如接收器需要多少電源、應(yīng)該增加或減少輸出功率，以及當(dāng)手機(jī)不再須要充電時(shí)，通知發(fā)送器終止電源進(jìn)入省電模式。

　　提供Qi相容產(chǎn)品最快速的方法，是提供內(nèi)含電源供應(yīng)或直接電池充電實(shí)作的配件解決方案，同時(shí)運(yùn)用基地臺(tái)電源的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線發(fā)送器。配件解決方案是指行動(dòng)裝置選用的無(wú)線電源功能，最常用的兩種配件實(shí)作是背匣及背蓋。背匣是內(nèi)含無(wú)線電源電路的塑膠外殼，可裝在行動(dòng)裝置上，透過(guò)外部接點(diǎn)提供行動(dòng)裝置所需的電源。背蓋是行動(dòng)裝置標(biāo)準(zhǔn)背蓋的替代品，其中包含無(wú)線電源電路。內(nèi)含無(wú)線電源電路行動(dòng)裝置電池組的配件也是一種替代解決方案，能直接進(jìn)行電池充電。

　　各式電源供應(yīng)配件解析

　　圖2說(shuō)明無(wú)線電源接收器如何提供5伏特（V）5瓦電源給行動(dòng)裝置，模擬電源供應(yīng)轉(zhuǎn)接器的運(yùn)作。在最簡(jiǎn)單的實(shí)作中，接收器與行動(dòng)裝置之間只需要無(wú)線電源及接地，大多數(shù)第一代Qi產(chǎn)品仍使用有線連接器，因此也顯示如何從有線轉(zhuǎn)接器或無(wú)線電源進(jìn)行充電。這兩種來(lái)源均連接行動(dòng)裝置內(nèi)部的多工器，一般而言，預(yù)設(shè)選擇的是轉(zhuǎn)接器電源，沒(méi)有轉(zhuǎn)接器時(shí)才會(huì)啟用無(wú)線電源。

　　圖2 含有線輸入的四接點(diǎn)電源供應(yīng)配件系統(tǒng)架構(gòu)

　　在無(wú)線電源傳輸期間，有轉(zhuǎn)接器或電池充電終止時(shí)，運(yùn)作應(yīng)該會(huì)中斷，接收器發(fā)現(xiàn)無(wú)負(fù)載情況時(shí)，會(huì)傳送訊息至發(fā)送器通知停止電源傳輸，開(kāi)啟多工器的無(wú)線電源接收器開(kāi)關(guān)時(shí)，即可模擬如此的情況，藉由其他接點(diǎn)的協(xié)助，能提供無(wú)負(fù)載情況特定的其他資訊。

　　雙接點(diǎn)配件介面成本最低