无线充电方案总结
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一、绪论
1.背景
无线充电的历史可以追溯到1890年，特斯拉的无线输电构想。特斯拉最初的想法是利用电磁共振，把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，通过大功率发射机建立起地球与电离层之间约8Hz的低频共振。该方案虽在理论上可行，但实际上由于国际形式，是不可能实现的。
特斯拉的想法，无疑给人们一种实现无线充电的梦想。终于，在2007年，麻省理工通过线圈制成的电磁共振器，成功实现了对电磁波能量的捕捉，以磁场共振为原理的无线充电从此开始走向实用。
事实上，以电磁感应为原理的无线充电装置发展更早，早在2005年，比亚迪就申请了非接触感应式充电器的专利。
2.原理
<1> 电磁感应
通过线圈中的磁场传递能量，类似于变压器，变压器的两个线圈并没有实质性的连接，只是通过共用磁场，后级线圈利用前级产生的磁场而感应出电流。这也要求着，充电过程中需要利用交流电。
电磁感应原理简单，弊端是充电距离很短，需要受电线圈紧贴着充电板。
<2> 磁场共振
磁场共振是利用两个线圈中磁场频率相同，利用磁场之间的共振来传递能量，就像两个频率相同的音叉并排放置的时候，敲击一个音叉，另一个音叉也会发生振动。两个线圈的固有频率由电容和电感决定。
磁场共振方式充电距离比电磁感应要远，但效率很低。
<3> 无线电波
无线电波则是通过电磁波发生器，通过天线将信号发出，接收板再将信号接收，将携带能量的信号转化为稳定的电流，这种方法的传输距离较远，但信号容易受到干扰。本报告主要分析1、3两种无线充电的方式，并以XKT-801、XKT-001两块无线充电芯片为例介绍相关应用。二、磁场共振式无线充电
1.磁场共振式无线充电原理
磁场共振充电原理是，将直流电源输入转换成交流信号，再将这一交流信号放大到一定程度，通过发射线圈，使受电线圈可以感应出较大的电流。磁场共振与普通的电磁感应不同的地方在于，发射与接收的线圈，往往会并联或串联一个电容，使之形成谐振，当发射线圈和接收线圈的频率相同时，即便没有贴在一起，也能够形成共振，传递能量。
共振电路模型：
当供电线圈与受电线圈之间形成共振时，供电线圈的等效阻抗为：
受电线圈的等效阻抗为：
供电线圈的输入阻抗：
根据基尔霍夫方程：
进而得到两个线圈的电流，整个电路的功率、充电的效率：
因此，当其他参数都不变的情况下，发送端线圈中的电流频率越高，受电线圈感应出的电压越高。
2.XKT-801芯片原理及其应用
封装图如下
工作电压：直流12~48V
工作频率：0~1MHz
典型应用电路
输入电压为24~32V直流，70W
充电原理上，XKT-801采用了电磁感应的方式，将输入直流电压转换为较低频的方波信号，再由XKT-1511将方波交流信号倍频并放大，输入到线圈，产生磁场。6脚为输出端，4脚为功率加强端，6脚输出为方波交流信号，与4脚连接，形成反馈。
24V25W
从电路图上来看，主要发生变动的地方有两处，一处是R4的阻值，2脚是用来控制频率的引脚，说明改变了方波的频率，另一处是线圈处的电容值与电感值，调整此处以匹配方波产生的频率。其实R1的值也存在改变，但这一改变应当是控制电路的最大电流（经由三极管放大），事实上，功率更大的电路，该电阻还要大一点，因此假设主要影响电路功率的应当为频率。
由此可以看出，频率更高时，功率更低，频率低时，功率更高，这可能和芯片的内部结构有关系，也可能和反馈有关系。
下面是XKT-801芯片的一些测试结果
测试电路：（24V、25W电路）
测试结果：
- XKT-001芯片原理及其应用
封装图如下
引脚编号 引脚名称 耐压值（V） 功能描述
1 VDD 0-18 电源
2 OUT - 功能输出
3 GND - 电源地
4 R - 电阻
5 R - 电阻
6 N/F 0-18 控制端，置高工作，置低关闭输出，可接入自定义控制信号
4、5脚上所接电阻可以调节频率，数据手册上不建议进行改动
典型应用电路
和XKT-801类似，发射电路也分为方波产生和信号放大两个部分。
接收电路如下图
接收到的电流首先通过整流和滤波，输入到T3168，由T3168从3脚输出5V稳压，5脚为反馈，用于控制输出电压。7脚为使能端，接高电压使能，1脚、6脚NC，不连接。
用于电池充电的接收电路
XKT-R2只有五个引脚，功能较为简单，电源脚、地、反馈、输出、充电指示引脚。当电路处于工作状态下，D3灯亮时表示正在充电，灯灭时表示充满，该脚不可悬空。- XKT-510芯片原理及其应用
管脚图
管脚描述
发射电路
接收电路
- XKT-412芯片原理及其应用
管脚图
5V2A输出
5V1A输出
PCB线圈要求NPO材质电容
USB低压发射
- XKT-001芯片原理及其应用
