无线电力传输的直观创新，第 4 部分

我们对 EMI 的无情攻击还没有结束!应用绕组变压器的先前经验可以派上用场，以应对 Qi 和 PMA 的最大敌人：电磁干扰 (EMI)。但创新之路并不总是一条直线。我们可能必须先在相关领域进行创新，然后才能将概念推广到新领域，例如 WPT——创造更大的创新。换句话说：先有创新是更多创新的关键。这是一砖一瓦的现象。这是一个例子。

从历史上看，减少变压器电磁干扰的尝试在高压初级绕组和低压次级绕组之间采用了非常薄的接地铜屏蔽层。但这些都很昂贵，而且由于涡流发电，通常会使整体效率降低 1% 到 3%，这被认为是不可接受的。它被证明在整体性能上比法拉第屏蔽更好。

缺少明显的：调谐滤波器到开关线圈阵列

这是一个先验直觉确实对我们有帮助的案例——非常线性。然而，到目前为止，它显然被忽视了。真的非常简单。却隐藏在了众目睽睽之下。正如乔布斯所说：有些人“明白”，有些人则没有。就是这么简单。没有“作战室”或“团队建设”会帮助解决这个问题。当你打自己一巴掌说：“这太简单了，我不敢相信我错过了它”，这非常接近于典型的创造力。

假设我们已经设法用多个串联线圈覆盖了广阔的传输区域，甚至可能与相反极性配对以增强场强，现在想要引入在无线电力传输过程中切换线圈的能力. 甚至可能以相反极性的二人组的形式进进出出。我们的总体愿望可能是由效率问题引发的：如果我们在地表上只检测到几个小型接收器，为什么不关闭未使用的线圈，而不是浪费功率通过所有这些接收器运行大电流呢?或者，假设我们一直在使用两个半桥发射器分别为两部手机充电，但现在想要移除手机(两个小型接收器)并通过串联两个或多个发射器线圈为一个更大的设备(如平板电脑)充电，现在由一个全桥驱动(通过使用适当的栅极驱动信号组合两个半桥)。总体思路是将更多的磁通量和功率推入平板电脑更大的接收线圈。

这似乎是一个好主意，除了一个小障碍：我们的方法改变了共振频率。例如，如果我们有四个与精心挑选的电容器串联谐振以产生所需的谐振频率，例如 100 kHz，并且我们绕过或关闭其中两个线圈，在 WPT 电路中只留下两个活跃的线圈，那么显然有源网络的谐振频率将增加约 41%(系数 √2=1.414)，因为串联电感减半，我们知道谐振频率与 LC 乘积的平方根成反比。通常，基本谐振频率的这种偏移是不可接受的。Qi 标准在所有情况下都将其固定为 100 kHz。这也有助于确保互操作性。

我们或许可以想出一个复杂的方案，使用 FET 将电容器切换进出图片，以保持 LC 产品不变。但是有一个更简单的方法可以做到这一点，基于之前使用调谐过滤器的经验。因此，在 WPT 中，我们可以创建我们所谓的“调谐谐振微电池”或 TRM。例如，如果我们有一个带有调谐元件 L 和 C 的 TRM，并将其与相同的 TRM 串联，则净电感加倍，即变为 2L，而净电容减半，即 C/2。但结果是 LC 乘积没有改变 ，谐振频率也没有改变。因此，我们可以在不影响整个系统的谐振频率的情况下切换线圈，它保持固定，并且与系统的谐振频率相同每个 TRM。

在某家公司，他们的接收芯片曾经出现过问题。这是“行为不端”。有几个随机观察，例如： a) 出于某种奇怪的原因，输出电压偶尔会尝试从 6V 翻倍至 12V，然后保护齐纳钳位启动并经常损坏部件。b) 同步桥式整流器“失火”……等等。似乎没有人将这些“不同的”故障联系起来并找到根本原因。

假设 Rx 线圈两端的电压在零附近不断摆动，峰峰值为“V”，如图所示。通常，这只是被整流并在输出大容量电容器上显示为 V 的输出电压。如图所示，现在放入一个外部 FET Q5。假设它永久保持打开。红色箭头显示当 Rx 线圈的上端为高电平时电流如何流动。然而，图中显示的绝对电压是相对于输出接地轨的。我们看到的有趣的事情是，在这种状态下，与 Rx 线圈 (Cs) 串联的谐振电容器被充电到“V”。然后在 Q5 仍然打开的情况下，并且 Rx 线圈的下端变高，电流沿着蓝线流动，实际上是试图将 Cs 上的电压“V”与 Rx 上的电压“V”串联。

所以我们有 2 x V 试图为输出大容量电容器充电。这不会在一个周期内发生，因为 Cs 通常比输出电容小很多倍，但是在几个周期内，存储在 Cs 中的每个周期的能量都会被电荷泵入输出电容，在那里我们将开始看到输出翻倍!请注意，Q5 与桥的同步 FET Q3 并联，因此我们可以选择完全移除 Q5，并使用“失火”的 Q3 产生相同的效果!

但我们还没有完成!意识到 WPT-Qi 设置中有一个隐藏的电荷泵后，我们实际上可以对 Q5(或 Q3)进行脉宽调制，以在输出端获得 V 和 2 x V 之间的受控电压。所以实际上我们现在有一个隐藏的开关电容倍压器(升压级)在为我们工作。更重要的是，我们可以在第三季度将整个系统设计为默认的 90 – 100% 占空比，所以在心理上，我们现在可以声称我们实际上有一个隐藏的降压 级，而不是一个升压级，我们可以巧妙地将其减半如果需要，预期的输出电压。

但是这家公司本可以做的是忽略根本原因，只是创建一个创可贴或旁路：例如，以现实世界的闭环生产测试夹具 的形式来筛选“坏”芯片上出现了“神秘”的产量倍增现象。最终结果将是芯片测试时间不仅增加几毫秒，而且每个芯片 5-10 秒。你听说过吗?此外，产量最多可能会下降到 40% 左右，但他们可能会继续出货——一年多损失数百万美元，并且拒绝任何努力去寻找根本原因，因为这可能会让许多!嘿，这不是处理失败的方法。当然不是“工程师”，是吗?即使是成年人也学会承认错误，只有孩子始终不会。

实际上，我们都可以真正从失败中吸取教训，然后进行创新。正如爱因斯坦明智地说：“从未犯过错误的人从未尝试过任何新事物”。快速适应变化的公司，甚至是他们的错误，是最有可能生存下来的公司。