中科大提出一种用于谐振无线功率传输的无线充电芯片架构

蓄电池从外电路接受电能，转化为电池的化学能的工作过程。蓄电池在其能量经放电消耗后，通过充电恢复，又能重新放电，构成充放循环。一般用直流电流(也有用不对称交流电流或脉冲电流)充电。不同情况下，采用不同的充电方法如恒流充电、恒电压充电、浮充电、涓流充电、急充电或这些方法的组合式充电等。

近日，中国科大国家示范性微电子学院程林教授联合香港科技大学暨永雄教授课题组提出了一种用于谐振无线功率传输的新型无线充电芯片架构。基于3-Mode可重构谐振调节整流器的原理，通过在单个功率级中实现整流、稳压和恒流-恒压充电功能，克服了现有芯片设计中需要两级或三级级联的缺点，从而大大提高了芯片转化效率和集成度。

无线充电技术

源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用感应式。大功率无线充电常采用谐振式（大部分电动汽车充电采用此方式）由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。

无线充电的三种方式

1、电磁感应式

初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前Z为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应技术。

2、磁场共振

由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。

3、无线电波式

这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。

什么是恒压充电

充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减小，这就是所谓的恒压充电法。恒压法充电前期的电流往往会很大，随着端电压的逐渐上升，电流慢慢减小。当充电器电压和蓄电池两端的稳定电压接近时，电流接近于零。为了防止蓄电池过充电，一般设定的输出电压普遍较充满电压低。用这种方法充电时，往往会造成铅酸蓄电池的硫酸盐化。长期如此充电，将造成难以复原的硫酸铅结晶，大大降低蓄电池的容量。所以，此法只可以作为一般的补充电方法。用恒定电压快速充电时，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减小，因此，只需简易控制系统。

这种充电方法电解水失水很少，避免了蓄电池过充电。但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成蓄电池报废。鉴于这种缺点，恒压充电方式很少采用。

整流器

是交流电转换成直流电的装置，可用于供电装置及侦测无线电信号等。整流器可以由真空管，引燃管，固态矽半导体二极管，汞弧等制成。相反，一套把直流电转换成交流电的装置，则称为“逆变器”。 在备用UPS中只需要给蓄电池充电，不需要给负载供电，故只有充电机。在双变换UPS中，此装置既为逆变器供电，又给蓄电池充电，故称为整流器/充电机。整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。

稳压器是使输出电压稳定的设备。稳压器由调压电路、控制电路、及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。

新闻来源:中国科学技术大学、百度

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