浅析在Qi标准下设计的5W无线电源设计

自从Qi标准规范于2010年7月宣布后，配件产品便能运用这项业界标准，来提供行动装置无线电源，完全不需要基地台的无线电源发送器，而是利用背匣、背盖和电池组，以及配件产品接收器线圈和电子装置的套件组合。本文将重点说明配件产品与主行动装置的介面，以及配件的系统层级需求，并探讨元件选择，衡量配件产品与主行动装置之间接脚数介面的权衡。

图1显示无线充电联盟（WPC）电感无线电源系统的配置图。发送器包含交流对直流（AC-DC）电源转换、驱动器、传输线圈、电压与电流侦测及控制器；接收器包含接收线圈、整流、电压调节及控制器，此系统的负载可以是任何电池供电的装置，例如手机。

　　图1 WPC电感无线电源系统配置图

Qi标准为发送器和接收器相容问题解套

　　在这个系统中，电源是从发送器经由耦合的磁场传输到接收器，AC电流流经发送器线圈时，便会产生磁场。如果接收器线圈相邻（X-Y或Z范围小于5毫米的间距），则大部分发送器线路将耦合于接收器线圈。耦合的线路会在二次侧产生AC电流，经过整流后即可产生DC电压，成为手机及其他可携式装置的电源。必须注意的是，无线电源连结一般是鬆散耦合的空心变压器。

　　新兴无线电源市场的关键是不同发送器及接收器的标准化。在过去，任何贩售无线电源接收器的公司，必须搭配贩售对应的发送器，使得无线电源的市场接受度受到局限，而且也导致无线电源技术互不相容。WPC制定全球第一个标准，使5瓦（W）电源运作的发送器及接收器彼此相容。这个Qi标准定义无线电源系统的运作频率、运作电压，以及基本线圈配置。通讯协定定义让接收器将资讯传送至发送器，如接收器需要多少电源、应该增加或减少输出功率，以及当手机不再须要充电时，通知发送器终止电源进入省电模式。

　　提供Qi相容产品最快速的方法，是提供内含电源供应或直接电池充电实作的配件解决方案，同时运用基地台电源的业界标准无线发送器。配件解决方案是指行动装置选用的无线电源功能，最常用的两种配件实作是背匣及背盖。背匣是内含无线电源电路的塑胶外壳，可装在行动装置上，透过外部接点提供行动装置所需的电源。背盖是行动装置标准背盖的替代品，其中包含无线电源电路。内含无线电源电路行动装置电池组的配件也是一种替代解决方案，能直接进行电池充电。

　各式电源供应配件解析

　　图2说明无线电源接收器如何提供5伏特（V）5瓦电源给行动装置，模拟电源供应转接器的运作。在最简单的实作中，接收器与行动装置之间只需要无线电源及接地，大多数第一代Qi产品仍使用有线连接器，因此也显示如何从有线转接器或无线电源进行充电。这两种来源均连接行动装置内部的多工器，一般而言，预设选择的是转接器电源，没有转接器时才会启用无线电源。

　　图2 含有线输入的四接点电源供应配件系统架构

　　在无线电源传输期间，有转接器或电池充电终止时，运作应该会中断，接收器发现无负载情况时，会传送讯息至发送器通知停止电源传输，开启多工器的无线电源接收器开关时，即可模拟如此的情况，藉由其他接点的协助，能提供无负载情况特定的其他资讯。

双接点配件介面成本最低