5W 苹果智能手机无线充电及接收器解决方案-电路图讲解-电子技术方案

iPhone无疑是这个星球上最好的智能手机之一。但它耗电快、续航时间短的问题，一直让宝宝们操碎了心有木有?   别家的手机电池容量动辄3000/4000mAh，甚至充电五分钟通话两小时;而宝宝们手中的iPhone却只能与充电宝为伴、充电一整晚续航三小时。   然而，苹果并不是没有解决办法的。但直接增加电池容量或使用快充芯片都不属于苹果的高端风格。要玩就玩点别人没有的！据报道，苹果最新专利——《双频天线的无线充电和通信系统》已经通过美国专利局审核。因此在续航问题上，iPhone要用一个科幻又炫酷的方式来解决了。

 无线充电从概念时期就在社会上引起了巨大的反响，随着新一代iphone的问世，无线充电技术再一次被推上了热潮。近期，苹果收购了奥克兰无线充电公司，无线或成未来主打方向。趁着这股热度，电路城小编也整理了一些无线充电方面的设计方案，以供大家在茶余饭后进一步了解这个网红技技术!  

1、便携可穿戴设备电源热烧，无线充电发送器设计 该无线充电发送器采用芯片bq500212A，主要用于5V系统的无线电源联盟类型A5或A11发射器。该bq500212A无线电源充电发送器微型USB接口输入单元的电压为5V，支持最高2.5W 的接收器输出功率。   该便携可穿戴设备电源无线充电发送器可以说是帮助设计工程师充分发挥想象力。同时为智能手机、平板电脑以及其它便携式电子产品开发创新高效的无线充电功能，还可设计无线充电电源，充分满足从充电板到汽车、家具的电源需求。该无线充电发送器采用 芯片 bq500212A，主要用于 5V 系统的无线电源联盟类型 A5 或 A11 发射器。该bq500212A无线电源充电发送器微型 USB 接口输入单元的电压为 5V，支持最高 2.5W 的接收器输出功率。   便携可穿戴设备电源热烧，无线充电发送器设计框图：     

 便携可穿戴设备电源热烧，无线充电发送器实物截图：

2、BQ500211-Qi无线充电器变送器5V&1A BQ500211是第二代数字无线电源控制器，将所有功能集成到一个符合WPC标准的接收机上控制无线功率传输。该模块采用FOD，它将充电模块关闭时自动识别。该BQ500211无线充电器变送器与市场上大多数无线手机充电器Nexus 5兼容。   

 本设计分享的是基于BQ500211的Qi无线充电器变送器设计5V&1A，并提供其原理图/PCB/技术文档。基于BQ500211的5V Qi无线充电变送器，BQ500211是第二代数字无线电源控制器，将所有功能集成到一个符合WPC标准的接收机上控制无线功率传输。该模块采用FOD，它将充电模块关闭时自动识别。该BQ500211无线充电器变送器与市场上大多数无线手机充电器Nexus 5兼容。BQ500211无线充电器变送器与手机进行充电截图： 

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LLC谐振半桥变换器可以在宽电压范围内全负载条件下实现软开关，在整个工作过程中，实现初级MOSFET的零电压开关（ZVS）和次级整流二极管零电流开关（ZCS）。因此可以达到较高的效率和功率密度，而且在负载和输入电压范围变化较大的情况下，其开关频率变化较小。文中首先分析了LLC谐振半桥变换器的工作原理，并基于TI公司的UCC29950芯片设计了一种300W电源样机，该芯片集成了PFC和LLC控制器。文章重点介绍了LLC谐振半桥变换器的参数设计，实验结果表明该电源性能优良。  

0引言 随着测量仪器小型化、轻量化的发展，高效率高功率密度的电源变换器已成为电源发展的趋势。   提高功率密度最有效的方式就是提高开关频率，高频下的磁性元件体积会大幅度减小，但频率的提高会使开关管的开关损耗加大，对变换器的效率造成影响。采用高频工作将大大降低无源器件的尺寸，如变压器和电感器等。但随之而来的开关损耗对高频工作带来了不利影响，严重制约了开关频率的不断提高。为减少开关损耗和整流损耗，提高开关电源变换器的工作效率，因此提出了谐振软开关技术。LLC谐振变换器电路结构简单，能实现初级主开关管的零电压（ZVS）导通和次级整流管的零电流（ZCS）关断，设计相对简单。同时，电流波形呈正弦化，开关损耗和噪声可大幅度减少，有效地减少了电磁辐射的干扰。  

1LLC谐振半桥变换器的基本工作原理 LLC谐振变换器是在传统的串联和并联LC谐振变换器的基础上改良产生的，它既吸收了串联谐振变换器谐振电容所起到的隔直作用和功率谐振回路电流随负载轻重而变化以及轻载时效率较高的优点，同时又兼具了并联谐振变换器可以工作在空载条件下，对滤波电容的电流脉动要求小的特点，是一种比较理想的谐振变换器拓扑。一般来说，LLC谐振半桥变换器包括三部分，如图1所示。 

 （1）方波发生器：每次切换都以50％占空比交替驱动开关Q1和Q2，从而产生方波电压Ud。UO1由交流电压整流并经过功率因数校正获得，从而提供更高且稳定的直流电压，同时也减小了电流应力，降低了谐波污染。   

 （2）谐振网络：包含串联谐振电感Lr、并联谐振电感Lm和串联谐振电容Cr。 Lm可以用变压器的励磁电感来实现，当方波电压Ud作用在谐振网络上时，只允许正弦电流通过谐振网络。因此，谐振电流Ir相对方波电压Ud延迟作用于谐振网络，这为开关管的零电压开通创造了条件。谐振网络可以滤掉高次谐波电流，LLC谐振半桥变换器的典型波形如图2所示，当电流流经反向并联二极管时，开关管开启电压为零。

 （3）整流滤波网络：通过二极管整流和电容器滤波储能，实现输出直流电压稳定。   LLC谐振半桥变换器有两个不同的谐振频率，当变压器的励磁电感Lm不参与电路谐振时，变换器的谐振频率定义为fr，如式（1）所示：     当变压器的励磁电感Lm参与电路谐振时，变换器的谐振频率定义为fm，如式（2）所示：     当工作频率fs

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