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[摘要]设计了基于RFID技术与QI标准的无线充电系统，旨在QI无线充电标准的基础规范下，通过无线充电技术与RFID射频识别技术的有机结合，进一步研究无线充电技术。在现有的无线充电技术基础上，拟利用电磁感应的电能传输方式，以便携式电子产品为主要对象，通过RFID技术实现无线充电器对有效充电设备的ID认证后，自动根据其信息选择相应的充电情况，实现多目标无线充电，提高了无线充电技术的实用性。
[关键词]RFID技术；QI标准；ID认证；无线充电
中图分类号：D035.39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0007-01
引言
在这个飞速发展的信息时代，手机、数码相机等移动设备给消费者的生活带来了极大的便利，提高了消费者的生活质量。然而能源的无线传输问题以及有线充电器本身存在的不兼容性等问题一直需要寻求一种全新方式来解决。
与此同时，无线充电联盟（WPC）适时地提出了业界首个QI无线充电国际标准，使得这项技术再次走上前台。随着无线充电技术精密化、智能的发展，对于如何在高效、安全的前提下，实现多目标的无线充电模式，以及加强身份认证功能以此提高系统安全性，就成为了目前无线充电系统设计亟待解决的问题。
本文主要介绍了基于QI标准与RFID技术的无线充电系统的设计。
1、电磁感应式无线电能传输的基本原理
無线电能传输（WPT）就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。本文采用电磁感应式充电技术时电子设备进行无线充电。电磁感应式无线电能传输通常采用非接触变压器耦合进行无线电力传输。它将系统的变压器紧密型耦合磁路分开，通过原、副边绕组的“电磁感应”将电能传输到副边绕组及用电设备，从而实现在电源和用电负载之间的能量传递而不需物理连接。
2、多目标无线充电模式
目前，较多的无线充电产品采用了基于Q晰准的主流无线电能传输理论
电磁感应式无线电能传输原理。由于未考虑对电子设备的ID认证功能，实际使用时不能实现一对多的无线充电模式，同时会造成系统的误认和动作失稳等现象。针对市场上无线充电器的这些弊端，本文创新l生地把RFID技术应用到无线充电上，因此系统可以对充电设备进行有效判别。加强此功能实现了多目标无线充电的可能，有利于提高充电过程中的稳定性和安全性。
3、基于RFID技术的无线充电系统的设计
3.1 RFID射频识别技术
RFID射频识别技术是一种能利用射频信号通过空间耦合，实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。其工作原理是：电子标签与射频读写器之间利用感应、无线电波或微波能量进行非接触式双向通信，实现数据交换，以达到识别目的。电子标签是射频识别系统的核心，一般情况下，电子标签中包含专用的标签芯片；标签芯片本身就相当于一个片上系统。读写器是针对特定电子标签读写而设计的。
3.2 系统组成
系统是由电能发送端和电能接收端两部分组成，电气构造分为电能发送端及电能接收端两部分，物理结构分为初级线圈阵列、充电板和磁屏蔽层三部分。
3.2.1 电能发送端组成
（1）初级线圈阵列：系统采用多个六角形的平面空芯线圈组成初级线圈阵列。
（2）线圈驱动模块：模块每次会先快速扫描初级线圈阵列，接收端记录每次次级线圈的感应电流，并把数据返回发送端，感应电流比较大的区域为电能接收设备的位置。
（3）检测模块：在系统工作时，检测模块时刻监测初级线圈阵列的电压和电流防止电压或电流过大对系统和移动设备造成损坏
（4）通信及控制单元：采用低功耗的CPU对整个电能发送端进行控制，利用RFID技术自动搜寻可充电设备，以保证电池的充电过程安全且高效。
3.2.2 电能接收端组成
（1）整流滤波模块：先是采用次级线圈及两个并联电容构成双谐振电路，与初级线圈进行电磁耦合，输出交流电。然后采用全桥式整流电路和Rc滤波电路对获取的交流电进行整流得到平滑的直流电压。同时加入一个DC-DC变换器以提高输出电压，最后通过检测模块接到输出开关。
（2）检测模块：在接收端CPU被唤醒后检测模块时刻检测次级线圈和可充电电池的电压和电流。
（3）通信及控制单元：控制器负责对检测模块及输出开关的控制。当接收端经过身份认证后，经过无线传输的方式把充电设备的信息发回接收端，同时通过接收端的控制器根据检测到的数据来调整系统参数进行最高效率的电能传输。当检测到异常情况时，输出开关断开，同时向发送端返回—个错误信号，切断初级线圈的电流。
3.3 系统实现
系统工作时，首先进入待机模式，如图4，发送端开始探寻待充电设备，若探寻成功，则探测对方ID，初步认证是否为有效的可充电移动设备，若为有效设备，则发送端对充电产品信息进行进一步认证。然后发送端进入工作模式，根据接收到的产品信息给待充电设备充电。
执行充电过程时，系统将根据移动设备的位置选择相应位置的线圈并驱动线圈，使发射线圈在周围一定距离的空间范围内产生磁场很小，但高频变化很大的电磁场。通过加在接收线圈端的桥式整流及电容滤波电路，就可以为设备提供直流供电输出，从而实现了电能的无线传输。
4、结语
综上，该无线充电系统基于QI标准，能够在有效充电设备身份认证后，可通过内置的高频RFID芯片实现对可充电设备的身份验证并且有针对性地选择相对应的充电情况，实现多目标的无线充电模式。该系统集合了无线通信技术、嵌入式技术及电磁场技术，具备安全性、可靠性，保证了充电过程的顺利进行。
[关键词]RFID技术；QI标准；ID认证；无线充电
中图分类号：D035.39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0007-01
引言
在这个飞速发展的信息时代，手机、数码相机等移动设备给消费者的生活带来了极大的便利，提高了消费者的生活质量。然而能源的无线传输问题以及有线充电器本身存在的不兼容性等问题一直需要寻求一种全新方式来解决。
与此同时，无线充电联盟（WPC）适时地提出了业界首个QI无线充电国际标准，使得这项技术再次走上前台。随着无线充电技术精密化、智能的发展，对于如何在高效、安全的前提下，实现多目标的无线充电模式，以及加强身份认证功能以此提高系统安全性，就成为了目前无线充电系统设计亟待解决的问题。
本文主要介绍了基于QI标准与RFID技术的无线充电系统的设计。
1、电磁感应式无线电能传输的基本原理
無线电能传输（WPT）就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。本文采用电磁感应式充电技术时电子设备进行无线充电。电磁感应式无线电能传输通常采用非接触变压器耦合进行无线电力传输。它将系统的变压器紧密型耦合磁路分开，通过原、副边绕组的“电磁感应”将电能传输到副边绕组及用电设备，从而实现在电源和用电负载之间的能量传递而不需物理连接。
2、多目标无线充电模式
目前，较多的无线充电产品采用了基于Q晰准的主流无线电能传输理论
电磁感应式无线电能传输原理。由于未考虑对电子设备的ID认证功能，实际使用时不能实现一对多的无线充电模式，同时会造成系统的误认和动作失稳等现象。针对市场上无线充电器的这些弊端，本文创新l生地把RFID技术应用到无线充电上，因此系统可以对充电设备进行有效判别。加强此功能实现了多目标无线充电的可能，有利于提高充电过程中的稳定性和安全性。
3、基于RFID技术的无线充电系统的设计
3.1 RFID射频识别技术
RFID射频识别技术是一种能利用射频信号通过空间耦合，实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。其工作原理是：电子标签与射频读写器之间利用感应、无线电波或微波能量进行非接触式双向通信，实现数据交换，以达到识别目的。电子标签是射频识别系统的核心，一般情况下，电子标签中包含专用的标签芯片；标签芯片本身就相当于一个片上系统。读写器是针对特定电子标签读写而设计的。
3.2 系统组成
系统是由电能发送端和电能接收端两部分组成，电气构造分为电能发送端及电能接收端两部分，物理结构分为初级线圈阵列、充电板和磁屏蔽层三部分。
3.2.1 电能发送端组成
（1）初级线圈阵列：系统采用多个六角形的平面空芯线圈组成初级线圈阵列。
（2）线圈驱动模块：模块每次会先快速扫描初级线圈阵列，接收端记录每次次级线圈的感应电流，并把数据返回发送端，感应电流比较大的区域为电能接收设备的位置。
（3）检测模块：在系统工作时，检测模块时刻监测初级线圈阵列的电压和电流防止电压或电流过大对系统和移动设备造成损坏
（4）通信及控制单元：采用低功耗的CPU对整个电能发送端进行控制，利用RFID技术自动搜寻可充电设备，以保证电池的充电过程安全且高效。
3.2.2 电能接收端组成
（1）整流滤波模块：先是采用次级线圈及两个并联电容构成双谐振电路，与初级线圈进行电磁耦合，输出交流电。然后采用全桥式整流电路和Rc滤波电路对获取的交流电进行整流得到平滑的直流电压。同时加入一个DC-DC变换器以提高输出电压，最后通过检测模块接到输出开关。
（2）检测模块：在接收端CPU被唤醒后检测模块时刻检测次级线圈和可充电电池的电压和电流。
（3）通信及控制单元：控制器负责对检测模块及输出开关的控制。当接收端经过身份认证后，经过无线传输的方式把充电设备的信息发回接收端，同时通过接收端的控制器根据检测到的数据来调整系统参数进行最高效率的电能传输。当检测到异常情况时，输出开关断开，同时向发送端返回—个错误信号，切断初级线圈的电流。
3.3 系统实现
系统工作时，首先进入待机模式，如图4，发送端开始探寻待充电设备，若探寻成功，则探测对方ID，初步认证是否为有效的可充电移动设备，若为有效设备，则发送端对充电产品信息进行进一步认证。然后发送端进入工作模式，根据接收到的产品信息给待充电设备充电。
执行充电过程时，系统将根据移动设备的位置选择相应位置的线圈并驱动线圈，使发射线圈在周围一定距离的空间范围内产生磁场很小，但高频变化很大的电磁场。通过加在接收线圈端的桥式整流及电容滤波电路，就可以为设备提供直流供电输出，从而实现了电能的无线传输。
4、结语
综上，该无线充电系统基于QI标准，能够在有效充电设备身份认证后，可通过内置的高频RFID芯片实现对可充电设备的身份验证并且有针对性地选择相对应的充电情况，实现多目标的无线充电模式。该系统集合了无线通信技术、嵌入式技术及电磁场技术，具备安全性、可靠性，保证了充电过程的顺利进行。