功率电感:新型调制/解调技术中功率无线充电效率升级(下)
当S1准备切到低电位时Q12会切到开入,此时说明一个概念,其开关电路的闸极端可视为一个电容,在切换的瞬间会有充放电时间,而采用MOSFET作为开关元件会有一个特性,便是能承受大电流与电压,该闸极端的电容就会大,代表切换速度慢,反之速度快的元件无法承受大电流与电压,在此举例为一般价位的零件均接近此特性。
在图1中Q13与Q23为高电流元件速度慢,另外搭配Q12与Q22为低电流高速元件,动作为S1切到低电位的瞬间,Q12闸极端电压会透过D122快速释放Q12就会快速开路后,此时S2也将切到高电位,其S12电压透过R121进行充电,而S12充电后使Q13进入导通,此段动作为一连贯动作。
另外,说明当S2切入低电位时,Q13闸极端电容之电压会透过D121快速释放使Q13加速进入开路之状况,所以此区动作之原理为R121与R122是作为切入高电位时对闸极端充电导通用;而D121与D122为切入低电位时,用来快速释放闸极端电容之电压加速开路,而Q12之动作类似跷跷板用来切换方向所使用。
另外,Q131是用来暂停Q13导通所使用,Q131连接RX-U1进行控制,其从U1控制输入高电位,就以Q131导通效果,为使S12保持在低电位。
参考图2其W6_3为线圈讯号、W6_2为S12即Q13之闸极端讯号、W6_1为Q131闸极端讯号,当RX-U1输出高电位到Q131便会使该区段S12讯号维持在低电位,造成整流器在该区段不发生导通状况,用意在于暂停整流动作。
图2 受电端线圈讯号、整流开关讯号与调制讯号
呼应前段所述,在调制技术中改变电感线圈阻抗,在后端输出有负载的状况下透过暂停整流,即可降低受电线圈上的阻抗,但此方式须于后端有负载的状况下才能起作用,当后端为空载的状况下暂停整流,并不会改变线圈上的阻抗。
所以另外要设计在空载下调制讯号的方法,加入R5、R6做为空载下的讯号调制用,其分别从线圈两端进行负载调制,由于是交替运作,所以两个电阻采用不同阻值,以对应在不同的负载状况下产生差别的调制强度。因此整个调制技术简单说明为当后端为空载或轻负载时,就由R5、R6担任于调制期间加重受电线圈阻抗之工作,当后端输出负载加重,其阻抗小于R5、R6后,其调制作用将会丧失,所以透过暂停整流器运作的方式,以短暂降低受电线圈上的阻抗来产生调制效果。
参照图3错动式讯号图,W7_3为受电线圈讯号、W7_1与W7_2分别为P04与P11讯号、W7_4为S1讯号,其与W7_3不同在于通过一个C1电容之谐振效果后取得较强电流推力,其波形也会接近方波讯号;W7_5与W7_6分别为S12与S22讯号,从图3中可看到设计中的调制讯号从线圈两端分别进行调制,并分成调制单端、解除调制、调制另一单端后再解除调制完成,此设计的用意在于对受电线圈接收电力影响小的情况下,产生大调制讯号。
图3 错动式调制讯号图
中功率供电端改良方法:高线圈电压解调技术。