0 引言

    隨著手機、智能手表等移動設備的快速發展，無線充電技術的發展已經從理論研究層面逐步走向商業化^[1]。近年來，人們對于手機的依賴性越來越強，手機不斷耗電的同時急需快速充電，因此催生了無線快速充電技術的研究和商業化應用。

    在傳統的無線傳輸系統中，發射功率通常通過變頻或者定頻調占空比的方式進行調節。這種方式由于其不斷變化的頻率或占空比，可能會對充電設備造成干擾^[2]，使得充電設備的充電效率差且充電過程不穩定。作為手機行業的佼佼者，蘋果公司采用的無線快速充電方案即為定頻調壓方案，即固定工作頻率，根據動態的負載功率需求控制調壓單元，最終實現動態的功率輸出^[3]。這種方案能讓無線充電對手機的干擾降到最小^[4]，但要求實現多擋位的負載電壓精準調整需要核心處理器(Microcontroller Unit，MCU)具備較高的PWM工作頻率，從而增加應用成本及功耗，亦會影響產品的電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)^[3]。定頻調壓方案雖然具有較高的設計要求，但能夠給用戶帶來更好的充電穩定性、充電效率以及更安全的充電環境，因此在蘋果公司的推動下勢必會成為未來主流的無線充電方式^[5]。

    目前，已經有一些DC/DC調壓方法可以為定頻調壓方案提供借鑒。文獻[6]提出了一種通過DAC調節DC/DC輸出電壓的電路方案，能夠實現DC/DC輸出電壓的數字可控。文獻[7]探討了基于DC/DC開關穩壓器的數控電源設計方案，能夠實現同一數控電源系統兼并恒壓恒流功能，且具有較高的輸出精度。

    基于以上設計，本文提出面向無線快速充電應用的兩種定頻調壓方案：IDAC方案和PWM方案。它們的顯著特點是：(1)無需采用高主頻的MCU，只需通過MCU產生控制信號控制調壓單元從而實現精準可靠的電壓調節；(2)避免輸出級直接受到輸入電壓的影響^[8]，使得搭載無線快速充電技術的產品性能更加穩定；(3)通過固定頻率調節電壓控制發射功率，可以有效避免無線充電對手機的通信干擾。實驗驗證了這兩種方案能夠實現寬范圍的電壓調節，滿足蘋果手機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 電子工程與光電技術學院，江蘇 南京210094；2.南京睿赫電子有限公司，江蘇 南京210094)