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随着手机、智能手表等移动设备的快速发展，无线充电技术的发展已经从理论研究层面逐步走向商业化[1]。近年来，人们对于手机的依赖性越来越强，手机不断耗电的同时急需快速充电，因此催生了无线快速充电技术的研究和商业化应用。
在传统的无线传输系统中，发射功率通常通过变频或者定频调占空比的方式进行调节。这种方式由于其不断变化的频率或占空比，可能会对充电设备造成干扰[2]，使得充电设备的充电效率差且充电过程不稳定。作为手机行业的佼佼者，苹果公司采用的无线快速充电方案即为定频调压方案，即固定工作频率，根据动态的负载功率需求控制调压单元，最终实现动态的功率输出[3]。这种方案能让无线充电对手机的干扰降到最小[4]，但要求实现多挡位的负载电压精准调整需要核心处理器(Microcontroller Unit，MCU)具备较高的PWM工作频率，从而增加应用成本及功耗，亦会影响产品的电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)[3]。定频调压方案虽然具有较高的设计要求，但能够给用户带来更好的充电稳定性、充电效率以及更安全的充电环境，因此在苹果公司的推动下势必会成为未来主流的无线充电方式[5]。
目前，已经有一些DC/DC调压方法可以为定频调压方案提供借鉴。文献[6]提出了一种通过DAC调节DC/DC输出电压的电路方案，能够实现DC/DC输出电压的数字可控。文献[7]探讨了基于DC/DC开关稳压器的数控电源设计方案，能够实现同一数控电源系统兼并恒压恒流功能，且具有较高的输出精度。
基于以上设计，本文提出面向无线快速充电应用的两种定频调压方案：IDAC方案和PWM方案。它们的显著特点是：(1)无需采用高主频的MCU，只需通过MCU产生控制信号控制调压单元从而实现精准可靠的电压调节；(2)避免输出级直接受到输入电压的影响[8]，使得搭载无线快速充电技术的产品性能更加稳定；(3)通过固定频率调节电压控制发射功率，可以有效避免无线充电对手机的通信干扰。实验验证了这两种方案能够实现宽范围的电压调节，满足苹果手机的无线快速充电效果。
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作者信息:
傅桂娥1，2，徐圣楠1，缪 瑜2，张一晋1
(1.南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京210094；2.南京睿赫电子有限公司，江苏 南京210094)
