在過去十年中，無線電力傳輸功能已在各種商業

、工業和汽車應用中得到廣泛采用。市場趨勢正在轉向需要更高功率充電的電池供電產品。需要充電的產品數量在增加，對快速充電、大容量電池的需求也在增加。

無線充電設計現在可以提供比手機和可穿戴市場所需的功率高得多的功率。現代手機的功耗可達 50 W，但由於熱限製，使用時間非常有限。另一方麵，真正的高功率應用
，如筆記本電腦、平板電腦、便攜式廚房電器、電動工具
、機器人和無人機以及輕型電動汽車，可以維持更高的功率輸出並長時間充電。

然而，超出 Qi 擴展功率配置文件 (EPP) 的更高功率設計通常被認為複雜且成本高昂，因為標準仍在不斷發展，導致互操作性和共存問題。討論多的挑戰與 IEC-62368 對消費類便攜式設備的觸摸溫度限製的安全要求有關。除了高效的充電子係統之外，這還意味著需要動態異物檢測 (FOD) 功能，以確保在整個負載範圍內（包括瞬態）充電的同時提供保護。因此
，發射器 (Tx) 和接收器 (Rx) 之間穩健的通信協議也成為此類大功率充電的基本要求。

為了滿足更高功率無線充電的這些嚴格的係統和法規要求，英飛淩開發了範圍廣泛的高度集成的無線充電 IC。其中包括帶有片上 32 位 ARM Cortex-M0 處理器的 USB-PD/PPS 接收器、128-KB 閃存
、16-KB RAM 和 32-KB ROM。它們還配備了各種模擬和數字外圍設備
、集成柵極驅動器和 DC/DC 控製器。這些 IC yujiyuyingfeilinggaogonglvchongdianxieyidexitongjiejuefanganheruanjianduizhanyiqitigong
，juyoudutedeshibiehekepeizhidebaohugongneng，yiweichianquandegaogonglvchongdianhuanjing。chulezhuanyoumoshi
，yingfeilingdeWLCx 係列產品還支持的無線充電聯盟 (WPC) Qi EPP (≤15 W) 規範1以實現兼容和可互操作的解決方案。

在(zai)接(jie)下(xia)來(lai)的(de)部(bu)分(fen)中(zhong)，我(wo)們(men)將(jiang)概(gai)述(shu)典(dian)型(xing)的(de)無(wu)線(xian)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)和(he)設(she)計(ji)熱(re)管(guan)理(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)一(yi)些(xie)見(jian)解(jie)
，深(shen)入(ru)探(tan)討(tao)線(xian)圈(quan)設(she)計(ji)並(bing)概(gai)述(shu)英(ying)飛(fei)淩(ling)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)功(gong)能(neng)和(he)幾(ji)個(ge)應(ying)用(yong)來(lai)解(jie)釋(shi)原(yuan)因(yin)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)是(shi)任(ren)何(he)環(huan)境(jing)下(xia)大(da)功(gong)率(lv)產(chan)品(pin)的(de)合(he)適(shi)和(he)方(fang)便(bian)的(de)選(xuan)擇(ze)。

無線電力係統和設計考慮

無線電源係統是獨特的電源管理解決方案
，包括混合信號模擬和數字傳感、通信電路以及 AC 和 DC 電源轉換級，重要的是，軟件堆棧可在 Tx 和 Rx 端之間提供可靠的握手。圖 1 中的框圖顯示了典型高功率感應無線係統的主要功能塊。

圖 1：無線電力係統框圖

在圖 1 中，輸入電源將是基於 USB-C（PPS 或 PD）的直流電源或固定軌電壓電源。該電源可直接傳遞至中間 DC/DC 穩壓器或由其轉換，以為 DC-AC 電源逆變器供電。逆變器使用 L P和 C P串聯諧振回路產生交變磁場
，以將電力傳輸到接收器。在係統的接收側，串聯諧振元件 L S和 C Sjiangshurucichangzhuanhuanweidianliu，dagonglvzhengliuqijiangjiaoliudianliuzhuanhuanweizhiliudianya。，shuchuwenyaqiyongyuweifuzaitigongwendingdezhiliudianya，fuzaikeyishichanpinhuodianchichongdianqidetedinggongzuogongneng。

典型的無線電力係統 (≤15 W) 有幾個附加項以符合高功率解決方案 (>15 W) 的de要yao求qiu。首shou先xian是shi提ti高gao磁ci體ti性xing能neng的de需xu求qiu增zeng加jia
，以yi減jian少shao功gong率lv損sun耗hao和he傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong由you於yu功gong率lv損sun耗hao而er產chan生sheng的de相xiang關guan熱re量liang。大da功gong率lv設she計ji的de附fu加jia指zhi南nan將jiang包bao括kuo額e外wai的de安an全quan和he程cheng序xu，以yi防fang止zhi假jia冒mao設she計ji產chan生sheng或huo提ti供gong大da功gong率lv。同tong時shi，它ta將jiang確que保bao適shi當dang的de FOD 機製到位
，以安全有效地向接收器及其負載提供高功率。大多數終端產品將使用 Rx 輸出為電池充電；然而

，可以有獨立的應用程序，例如泳池照明和衛洗麗
，其中無線電源隻是在沒有電池的情況下為負載供電的方式。

更好的熱管理設計：冷卻選項

有人擔心高功率無線係統的發熱和效率可能會阻礙或延遲滿足安全要求。盡管如此，這些仍然可以通過設計散熱和優化效率來緩解。圖 2 顯示了 Tx-Rx 耦合感應式無線充電器的完整疊層
，以更好地理解熱捕獲和冷卻的途徑。

圖 2：典型無線充電係統的疊層

PCB 的(de)物(wu)理(li)結(jie)構(gou)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)。連(lian)接(jie)到(dao)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)的(de)銅(tong)表(biao)麵(mian)區(qu)域(yu)和(he)電(dian)路(lu)板(ban)厚(hou)度(du)將(jiang)影(ying)響(xiang)終(zhong)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)。由(you)於(yu)較(jiao)低(di)的(de)熱(re)阻(zu)和(he)較(jiao)大(da)的(de)麵(mian)積(ji)，較(jiao)薄(bo)的(de) PCB 設計將在內層之間傳遞更多的熱量。與銅層之間具有更多電介質 FR-4 的較厚 PCB 相比，設計較薄的 PCB 將提高熱性能。其他解決方案包括添加風扇以強製氣流穿過電路和接口（圖 3）。如ru果guo使shi用yong強qiang製zhi空kong氣qi

，通tong過guo設she計ji凹ao槽cao以yi便bian空kong氣qi可ke以yi流liu過guo或huo使shi用yong允yun許xu空kong氣qi自zi由you流liu動dong的de半ban多duo孔kong材cai料liao
，在zai界jie麵mian中zhong提ti供gong隧sui道dao或huo氣qi流liu通tong道dao是shi至zhi關guan重zhong要yao的de。

圖 3：利用通道允許來自 Tx 的接口處的氣流的示例

在不斷發展的更高無線功率市場的這個階段
，常見的應用是手機。某些手機的功耗可達 50 W
，但持續時間非常有限。隨著新興市場的形成，筆記本電腦

、機ji器qi人ren和he其qi他ta類lei似si的de大da功gong率lv應ying用yong將jiang能neng夠gou無wu限xian期qi地di維wei持chi電dian力li輸shu送song。此ci外wai，由you於yu充chong電dian座zuo和he設she備bei通tong常chang非fei常chang小xiao，如ru果guo不bu使shi用yong風feng扇shan將jiang較jiao熱re的de空kong氣qi從cong產chan品pin界jie麵mian（測量觸摸溫度的地方）移走
，高功率耗散將是一項挑戰。

圖 3 顯示了如何創建空氣通道以允許強製空氣通過 Tx 電路並到達接口
，它可以在不幹擾接口間距或功率傳輸的情況下冷卻兩個線圈。空氣從 Tx 側吸入，Tx 和 Rx 上設計了空氣通道以具有更大的表麵積。這樣，接口處的壓力就會降低，所有強製空氣都會在接口處排出，從而同時冷卻 Tx 和 Rx 線圈。

更好的熱管理設計：提高線圈效率、布線

在感應式無線充電係統中，突出的熱問題之一是磁性本身。因此，提高效率的主要思路是使用質量更高的 Rx 線圈。例如，與多股線或 PCB 線圈相比

，具有納米晶屏蔽層的李茲線線圈可以顯著降低界麵溫度。通常需要在成本和性能之間進行權衡，其中性能優異的利茲線 Rx 線圈設計往往是昂貴的，而 PCB 型線圈成本較低且效率。

納米晶屏蔽將在更薄的材料中產生高飽和水平，並且與標準的燒結鐵氧體磁芯相比性能更優越。使用 PCB 型線圈時，使用較重的銅箔（即 2 盎司或 4 盎司銅，而不是大多數柔性 PCB 基板上的標準 0.5 盎司）是(shi)有(you)益(yi)的(de)。因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)導(dao)體(ti)承(cheng)載(zai)高(gao)電(dian)流(liu)並(bing)且(qie)通(tong)常(chang)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)，所(suo)以(yi)它(ta)們(men)用(yong)作(zuo)散(san)熱(re)器(qi)和(he)電(dian)流(liu)導(dao)體(ti)。因(yin)此(ci)，一(yi)項(xiang)基(ji)本(ben)的(de)緩(huan)解(jie)技(ji)術(shu)是(shi)將(jiang)大(da)銅(tong)層(ceng)連(lian)接(jie)到(dao) Tx 和 Rx 線圈觸點以及其他發熱源，例如功率 MOSFET、電感器和 IC。在這種情況下，重要的是要包含大量的銅平麵區域
，以吸收電子設備功耗產生的熱量。

圖 4 顯示了 WLC1x 高功率四層 Rx [1] PCB 的布局，其中顯示 Rx 線圈觸點具有多個縫合在一起的平行平麵和多個過孔

，以使用每個平行平麵傳輸電流和熱量。所有交流載流節點（LC，或L S和C S，公共連接節點以及 AC1 和 AC2 節點）
，如圖 1 所示，應用於在大功率設計中傳遞熱量和電流。請注意，線圈觸點（頂層，黃色觸點）連接到 LC 節點上的所有四層和 AC2 節點上四層中的三層。此外
，AC1 在(zai)空(kong)間(jian)允(yun)許(xu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)複(fu)製(zhi)到(dao)四(si)層(ceng)中(zhong)的(de)三(san)層(ceng)。通(tong)過(guo)多(duo)個(ge)平(ping)行(xing)通(tong)孔(kong)，這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhe)降(jiang)低(di)熱(re)阻(zu)。因(yin)此(ci)，與(yu)這(zhe)些(xie)節(jie)點(dian)接(jie)觸(chu)的(de)所(suo)有(you)組(zu)件(jian)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)都(dou)較(jiao)低(di)。還(hai)應(ying)注(zhu)意(yi)，每(mei)個(ge)整(zheng)流(liu)器(qi) MOSFET 在漏極連接焊盤/引腳中都有一個由九個熱和電流傳輸過孔組成的陣列。

圖 3 顯示了如何創建空氣通道以允許強製空氣通過 Tx 電路並到達接口，它可以在不幹擾接口間距或功率傳輸的情況下冷卻兩個線圈。空氣從 Tx 側吸入

，Tx 和 Rx 上設計了空氣通道以具有更大的表麵積。這樣，接口處的壓力就會降低，所有強製空氣都會在接口處排出，從而同時冷卻 Tx 和 Rx 線圈。

更好的熱管理設計：提高線圈效率、布線

在感應式無線充電係統中，突出的熱問題之一是磁性本身。因此，提高效率的主要思路是使用質量更高的 Rx 線圈。例如
，與多股線或 PCB 線圈相比
，具有納米晶屏蔽層的李茲線線圈可以顯著降低界麵溫度。通常需要在成本和性能之間進行權衡，其中性能優異的利茲線 Rx 線圈設計往往是昂貴的，而 PCB 型線圈成本較低且效率。

納米晶屏蔽將在更薄的材料中產生高飽和水平，並且與標準的燒結鐵氧體磁芯相比性能更優越。使用 PCB 型線圈時，使用較重的銅箔（即 2 盎司或 4 盎司銅
，而不是大多數柔性 PCB 基板上的標準 0.5 盎司）是(shi)有(you)益(yi)的(de)。因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)導(dao)體(ti)承(cheng)載(zai)高(gao)電(dian)流(liu)並(bing)且(qie)通(tong)常(chang)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)，所(suo)以(yi)它(ta)們(men)用(yong)作(zuo)散(san)熱(re)器(qi)和(he)電(dian)流(liu)導(dao)體(ti)。因(yin)此(ci)，一(yi)項(xiang)基(ji)本(ben)的(de)緩(huan)解(jie)技(ji)術(shu)是(shi)將(jiang)大(da)銅(tong)層(ceng)連(lian)接(jie)到(dao) Tx 和 Rx 線圈觸點以及其他發熱源
，例如功率 MOSFET、電感器和 IC。在這種情況下，重要的是要包含大量的銅平麵區域，以吸收電子設備功耗產生的熱量。

圖 4 顯示了 WLC1x 高功率四層 Rx [1] PCB 的布局，其中顯示 Rx 線圈觸點具有多個縫合在一起的平行平麵和多個過孔，以使用每個平行平麵傳輸電流和熱量。所有交流載流節點（LC，或L S和C S，公共連接節點以及 AC1 和 AC2 節點），如圖 1 所示，應用於在大功率設計中傳遞熱量和電流。請注意，線圈觸點（頂層，黃色觸點）連接到 LC 節點上的所有四層和 AC2 節點上四層中的三層。此外
，AC1 在(zai)空(kong)間(jian)允(yun)許(xu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)複(fu)製(zhi)到(dao)四(si)層(ceng)中(zhong)的(de)三(san)層(ceng)。通(tong)過(guo)多(duo)個(ge)平(ping)行(xing)通(tong)孔(kong)，這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhe)降(jiang)低(di)熱(re)阻(zu)。因(yin)此(ci)，與(yu)這(zhe)些(xie)節(jie)點(dian)接(jie)觸(chu)的(de)所(suo)有(you)組(zu)件(jian)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)都(dou)較(jiao)低(di)。還(hai)應(ying)注(zhu)意(yi)，每(mei)個(ge)整(zheng)流(liu)器(qi) MOSFET 在漏極連接焊盤/引腳中都有一個由九個熱和電流傳輸過孔組成的陣列。

圖 4：WLC1x 交流節點布局示例
，使用平行平麵分布熱量和降低電阻

共存設計：更高功率，向後兼容 Qi

事實上，有幾個因素會影響 Tx 和 Rx 感應電力傳輸係統的選擇或設計標準。為了簡化這個問題，我們建議從標準WPC定義的擴展功率線圈（或線圈

，例如MP-A2或MP-A11）開始

，然後匹配諧振槽設計規範以保持與標準Qi Rx設備的兼容性和便於提供高功率。事實證明，這些線圈可與互操作性平台 (IOP) yiqizhengchangyunxing。youyucaiyongdaguigelizixian
，zailiunenglizuyitigonggenggaodegonglv，erbuhuizaixianquanhuodaxingtieyangtipingbizhongyinruguoduodegonglvsunhao。xuanzeqizhongyigebiaozhunxianquanhuogenjutedingxitongyaoqiujinxingyixiexiaodexiugaihou，yingkaishi Rx 線圈的設計（對於配對係統）。

當解決方案需要創建自定義線圈時，應注意，當組合氣隙（Rx 和 Tx 接口高度或線圈到線圈麵對表麵的空間）在 3 到 8 毫米之間時

，無線電源係統表現出性能，取決於終的幾何形狀。這將有助於確保耦合係數介於 0.5 和 0.85 之間，這是感應無線電力係統的點。因此，當 Tx 和 Rx 線圈電感保持在彼此大約 ±25% defanweineishi
，zheshishejinenggoumanzushidangdehuganzhi。ciwai，taquebaozengyiquxianjibutaidouyebutaiqian，yizhizaizhenggegongzuodianyahepinlvfanweineiyunxushidangdegonglvtiaojiebuzhou。

利用諧波近似 (FHA) 分析
，可以對許多參數和大多數操作模式進行建模和仿真。Infineon 的高功率 Tx 設計指南2包括必要的推導

、推薦模型和全麵的係統設計指南。例如
，本設計指南可用於創建圖 5 中所示的圖形。在此圖形中，典型的 Tx 線圈功率與頻率斜率的關係表明增益如何響應工作頻率的變化。為了對 Rx 側的頻率（或電壓）變(bian)化(hua)做(zuo)出(chu)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)響(xiang)應(ying)

，使(shi)用(yong)漂(piao)亮(liang)的(de)線(xian)性(xing)曲(qu)線(xian)。然(ran)而(er)，對(dui)於(yu)相(xiang)同(tong)的(de)頻(pin)率(lv)步(bu)長(chang)，陡(dou)峭(qiao)的(de)曲(qu)線(xian)或(huo)指(zhi)數(shu)曲(qu)線(xian)會(hui)產(chan)生(sheng)可(ke)變(bian)的(de)功(gong)率(lv)電(dian)平(ping)變(bian)化(hua)，這(zhe)會(hui)使(shi)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)。

圖 5：具有 20V 輸入和輸出的感應無線電源係統的典型功率與頻率曲線

查看圖 5 並考慮 MP-A2 無線電源 Tx 規範，我們發現工作頻率範圍限製在 110 至 148 kHz。通過檢查曲線，很明顯，在此範圍內，響應隨頻率變化呈線性變化，同時為 Rx 提供充足的功率。將此作為設計計算器2的目標，使用 FHA 仿真有助於線圈設計，而無需運行複雜的磁學仿真（盡管這些仿真始終受到鼓勵）。使用 Tx 設計指南後

，可以使用以下指南在模擬或設計計算的同時生成 Rx 線圈原型，以加快設計階段並開始縮小終磁性設計的範圍：

Tx 和 Rx 線圈幾何形狀（內徑/外徑）應在彼此的 ±25% 範圍內。

匝數應相似（±3 以內）。

自由空氣電感應在彼此的 ±20% 範圍內。

Rx 屏蔽應該是納米晶體或斷裂鐵氧體類型，並且盡可能厚（多 2 毫米就足夠了）。

相對磁導率 (μ r ) 應在 500–900 範圍內。

交流和直流電阻應化。在 PCB 上使用利茲線

、多股導線或寬/厚銅箔可以增加導體的“皮膚”量。

理想情況下，屏蔽應該是連續的並且超過線圈外徑至少 1 毫米到 3 毫米（如果空間允許）。

通過遵循這些指南
，耦合因子、互hu感gan和he磁ci場chang體ti積ji將jiang適shi合he運yun行xing並bing提ti供gong合he適shi的de有you源yuan區qu域yu，而er不bu是shi複fu雜za的de迭die代dai模mo擬ni。上shang述shu指zhi南nan旨zhi在zai立li即ji準zhun備bei線xian圈quan原yuan型xing，以yi便bian通tong過guo檢jian查zha負fu載zai和he電dian壓ya下xia的de效xiao率lv、瞬態響應和通信保真度來完成測試和終設計調整。建議獲得一些具有不同磁導率和電感的 Rx 線圈原型，並在可能的情況下對氣隙進行試驗，以找到配置和線圈設計。有關控製方程式的其他詳細信息和說明，請參閱WLC1150 設計指南。2個

下一個主要設計決策將是定義所需輸出功率後的工作電壓。然後
，輸出功率可用於估算係統其餘部分返回至 Tx 的輸入直流電源的功率損耗。這將啟用熱建模並幫助確定MOSFET 的電阻和 R DS(on)值的限製。應該注意的是，通過在盡可能高的電壓下運行係統以降低電流和相關的 I 2來實現效率R 功率損耗。例如
，50W 輸出適合使用 2.5A 時的 20V 輸出
，而不是 5A 時的 10V 輸出。原因是較高的整流器電壓需要較低的整流器電流，從而導致較低的線圈電流
，並且大部分 Rx 損耗將發生在整流器和 Rx 線圈中。一個很好的假設是，均方根 Rx 線圈和整流器電流將約為 1.11 × 整流直流電流（假設一個相當正弦的波形）。同樣，WLC1150 設計指南2提供了對高功率無線發射器設計工作點的全麵洞察、建議和估計。

使用這些參考指南將允許對整流器 MOSFET 和 Rx LC 槽路以及 Tx 預調節器（如果使用）、逆變器和 Tx 線圈進行功率損耗估計。很明顯
，線圈中的交流損耗占主導地位，因此，應通過使用更粗的利茲線、多股絞線或平行的厚銅 PCB 走線來盡可能地降低該電阻，以創建 Rx 電感器，同時滿足終產品的成本和厚度要求。

回到輸出端，一旦確定了輸出功率和電壓，就應該考慮V rect和 V out之間的後置穩壓器。一般來說，對於高壓輸出 (>15 V)，LDO 類型的輸出效率更高，因為 V rect和 V out之間的差值在 0.2 V 以yi內nei。因yin此ci
，輸shu出chu調tiao節jie器qi損sun耗hao和he線xian圈quan電dian流liu將jiang被bei化hua。簡jian化hua了le輸shu出chu級ji功gong率lv計ji算suan
，利li用yong功gong率lv和he電dian壓ya可ke以yi計ji算suan出chu整zheng流liu器qi直zhi流liu電dian流liu。然ran後hou可ke以yi找zhao到dao整zheng流liu器qi和he Rx 線圈電流
，因為它幾乎等於輸出電流（控製器 IC 靜態電流和開關電流必須添加到輸出電流以獲得整流電流）。

對於將使用 <15V 輸出的係統，降壓穩壓器是有利的

，因為係統可以在更高的電壓下調節 V rect並降低輸出。這允許較低的線圈電流，同時在較低電壓下實現高輸出電流。係統細節可能會影響 LDO 和降壓之間的決策（尤其是在 15-VV輸出目標值附近），並(bing)且(qie)應(ying)該(gai)在(zai)設(she)計(ji)啟(qi)動(dong)之(zhi)前(qian)考(kao)慮(lv)，具(ju)體(ti)取(qu)決(jue)於(yu)哪(na)種(zhong)輸(shu)出(chu)類(lei)型(xing)可(ke)以(yi)限(xian)度(du)地(di)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)。借(jie)助(zhu)英(ying)飛(fei)淩(ling)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)可(ke)配(pei)置(zhi)的(de)設(she)計(ji)理(li)念(nian)
，這(zhe)些(xie)測(ce)試(shi)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)輕(qing)鬆(song)地(di)運(yun)行(xing)。使(shi)用(yong)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)後(hou)，還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)除(chu)以(yi) V rect /V out的比率來估算整流器電流。

一旦估計了係統的 Rx 端，就可以在進行熱建模的同時選擇和設計合適的組件。終組件可能會在幾次設計迭代中確定，然後 PCB 設計可能會開始。使用確定的 Rx 線圈電流和耦合係數（使用 k ≈ 0.65 是解決未對準充電條件的良好指導），現在可以使用以下方法估算 Tx 線圈電流和功率計算（假設使用上述線圈指導）WLC1150 設計指南。2個

Tx 線圈和逆變器電流可以使用設計指南和選定的輸出功率和輸入/輸出電壓來確定。此外，可以選擇 Tx 線圈交流電阻
、Tx 線圈和逆變器 MOSFET 以滿足效率目標。應該注意的是
，具有較低 RDS (on)的 MOSFET具有較高的寄生電容，因此會增加開關損耗。因此，簡單地降低 R DS(on)並不總能帶來更好的性能。通常

，MOSFET 的 R DS(on)範圍為 10 至 20 mΩ將在開關損耗和傳導損耗之間取得合理的平衡，是無線電源係統的理想選擇。對於在直流輸入和逆變器之間具有預調節器的係統（可變電壓或混合可變電壓和可變頻率係統），需要設計 DC/DC 調節器以處理與 V 的寬輸入到輸出差異BRG範圍為 4 V 至 19 V
，設計用於提供至少 3 A 的電流。請注意，V BRG應設計為在指定的 V IN電壓範圍內工作（通常為 12 V 至 20 V）。

現在可以通過將 Rx 輸出功率除以目標係統效率輕鬆估算 Tx 輸入功率（李茲線線圈為 90%，PCB 線 Rx 線圈為 85%，即除以 0.9 或 0.85）。然後使用設計計算器估算 BRG 功率（如果使用WLC1150 ，則假設損耗為 4% 至 5%給逆變器供電）。放置 MOSFET 時，應使用多層連接到漏極和源極。此外，應該使用寬銅平麵將熱量傳遞到 PCB
，在那裏熱量可以擴散以降低設備的工作溫度。圖 6 中的簡化圖顯示了通過將實心銅平麵與多個過孔連接到內層以進行熱分布而創建的熱路徑。外層是有效的，但也應盡可能使用內層。

圖 6：從功率元件到 PCB 的熱路徑分布在內層和外層以降低工作溫度

典型的無線電力係統也有一些附加功能，以從標準功率水平轉移到高功率領域。這些包括但不限於更快的 FSK 模式，以減少向 Rx fasongxiaoxisuoxudetongxintuntuliang。qiangzhishenfenyanzhenghuozhishaoshiyongjiamijinxingruanpingzhengjianzhayehenzhongyao，yibimianjiamaochanpinyigaogonglvweishebeigongdianhechongdiandekenengxing。zheyangzuodezhuyaoyuanyinshiweilefangzhisunhuaigaoyamingandianzishebeibingjiangnibianqihezhengliuqidedianyahedianliuxianzhizaianquanzhi。

初級 LC 槽的不當控製會導致逆變器 LC 槽cao內nei和he整zheng流liu器qi上shang的de電dian壓ya過guo高gao。這zhe些xie大da功gong率lv係xi統tong經jing過guo精jing心xin設she計ji，以yi避bi免mian可ke能neng發fa生sheng損sun壞huai的de操cao作zuo情qing況kuang。盡jin管guan如ru此ci
，假jia冒mao解jie決jue方fang案an可ke能neng並bing不bu那na麼me謹jin慎shen
，如ru果guo在zai輸shu入ru磁ci場chang強qiang度du太tai強qiang以yi致zhi Rx 無(wu)法(fa)處(chu)理(li)或(huo)持(chi)續(xu)很(hen)長(chang)時(shi)間(jian)時(shi)出(chu)現(xian)突(tu)然(ran)的(de)耦(ou)合(he)改(gai)進(jin)或(huo)大(da)的(de)瞬(shun)態(tai)負(fu)載(zai)突(tu)降(jiang)

，這(zhe)可(ke)能(neng)具(ju)有(you)破(po)壞(huai)性(xing)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)為(wei)具(ju)有(you)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)鉗(qian)位(wei)，以(yi)在(zai)需(xu)要(yao)時(shi)吸(xi)收(shou)多(duo)餘(yu)的(de)輸(shu)入(ru)能(neng)量(liang)。

當前趨勢和英飛淩的解決方案

除了設計為以 50 W 安全充電外，英飛淩WLC1150 Tx解決方案還具有一些差異化的關鍵功能，可以安全地提供更高的功率。這些包括：

高電壓（高達 24 V），具有高側電流感應
集成 USB-PD 控製器
USB-C PPS 適配器的直流電壓控製
用於全橋逆變器和 DC/DC 的集成柵極驅動器
自適應 FOD 算法
使用全棧軟件的可定製配置
基於輸出功率水平的安全磁場工作範圍

此外

，英飛淩還提供完整的解決方案
，包括即將推出的 WLC1x Rx [2]，它支持後置穩壓器的 LDO 或降壓輸出；因此，可以根據成本和電源類型調整變送器（圖 7）。

圖 7：帶有 MP A2 功率發送器和接收器的 WLC1x 高功率解決方案

高功率無線係統對於為筆記本電腦、吸xi塵chen器qi和he無wu人ren機ji等deng大da型xing設she備bei供gong電dian和he充chong電dian非fei常chang有you用yong。這zhe些xie設she計ji非fei常chang適shi合he高gao濕shi度du環huan境jing或huo由you於yu缺que少shao暴bao露lu觸chu點dian而er預yu計ji會hui出chu現xian冷leng凝ning的de環huan境jing。這zhe些xie設she計ji還hai減jian少shao了le與yu ESD 相關的故障
，因為電子設備與通常有靜電的外部環境進一步隔離。

高功率解決方案是低功率解決方案的放大版本
，同時仍然依賴於相同的設計基礎。他們需要注意 PCB 的布局和布線
，尤其是開關穩壓器的電流環路區域。此外
，重要的是使用寬銅平麵以減少傳導路徑中的I 2 R 壓降並將熱量從功率元件散開。該係統使用基於操作條件的可變調製深度的穩健帶內通信方案
，通過配對的 Tx 和 Rx 線圈對可靠、安全和方便地將高功率傳輸到任何負載。

zaigongyehuanjingzhong，zhexiexitongfeichangbang，yinweitamenkeyixiaochudianxianhedianlandexuyao，tongshizhichichixushuniandewufushichongdian。gaogonglvshejishaoweifuzayixie，xuyaoshiyonggenggaoedingdianliuhegengdidianzudezujianlaijianshaozhenggexitongdegonglvsunhao。danshi，anzhaobenwendejianyiyijiyingfeilingdegaozhiliangcankaoshejiheshejizhinan，keyigaoxiaodishejitamen。2個

高功率無線係統需要進行多項改進才能限度地提高性能
，但從 15 W 到 50 W deshunxubuzhoubuhuidaozhichengbilideshejishijianhuotiaozhan。dangshiyongyingfeilingdegaogonglvjiejuefangantigongdangjinshichangshangdewuxiangonglvshi，keyitongguoduiyixieguanjianzujianjinxingjiaoxiaodesuofanglaishixiansuoxudegonglvzengjia。