本文將介紹基于FPGA的無線充電器接收器系統的解決方案。無線充電器接收器嚴格遵循最新的WPC Qi標準。接收器系統包含一個模擬模塊和一個FPGA模塊。模擬模塊由分立式組件組成，包括全橋整流器模塊、V/I檢測和AD控制模塊以及DC-DC模塊。FPGA模塊充當數字內核，其內嵌通信模塊、控制模塊、計算模塊和收發器模塊。它使用Verilog語言和狀態機對FPGA編程。最后，通過測試和驗證，無線充電器接收器在多個主要OEM的無線充電器發射器上工作極佳。

　　1. 背景

　　隨著無線充電器技術的蓬勃發展，以及越來越多的智能手機用戶被各種充電電纜所困擾，方便易用的無線充電器將被普遍接受和采用。目前有三種不同的無線充電器標準：WPC （Qi）、PMA和A4WP.WPC Qi標準更常用于智能手機應用。現在，許多智能手機OEM已推出支持WPC標準的無線充電器解決方案。本文將重點介紹WPC標準的無線充電器接收器解決方案，及其與基于FPGA的詳細系統架構的關系。

　　2. WPC標準概述

　　WPC Qi標準提供無線充電器系統的詳細說明，包括通信和傳輸協議。功率始終從充電板傳輸至移動設備。充電板包含一個稱為功率發射器（由主線圈組成）的子系統，而移動設備包含一個稱為功率接收器（由次級線圈組成）的子系統。

　　圖1說明了基本系統配置。如圖所示，功率發射器由兩個主要功能單元組成，即功率轉換單元和通信與控制單元。 控制與通信單元將轉換的功率調節至功率接收器請求的水平。功率接收器則由一個功率拾取單元和一個通信與控制單元組成。

　　功率接收器位于手機端，因此接下來將主要介紹功率接收器系統，并說明基于FPGA的無線充電器接收器的解決方案。

　　圖1：基本系統配置

　　3. 基于FPGA的功率接收器系統概述

　　根據WPC Qi標準，功率接收器系統將包含一個功率拾取單元和一個通信與控制單元。示例中將詳細介紹一個完全滿足WPC Qi標準要求的接收器解決方案。 圖2顯示基于FPGA的功率接收器系統的架構。

　　圖2：系統架構

　　如圖2中所示，接收器系統包含兩個子系統，一個是模擬模塊，另一個是數字模塊。模擬模塊由分立式器件組成，包括全橋整流器模塊、V/I檢測和AD控制模塊、通信模塊和DC-DC模塊。數字模塊內置在FPGA中，使用Verilog語言編寫程序。數字內核模塊可分為三個主要子模塊： 第一個是通信和PWM控制模塊，第二個是計算模塊，第三個是Rx和Tx（接收器和發射器）模塊。下面更為詳細地介紹了這些模塊。

　　4. 模擬模塊

　　次級線圈是模擬模塊的供電來源；主線圈和次級線圈組成一個完整的無芯諧振變壓器。通過電磁耦合，交變磁場將在次級線圈產生交流電源，然后全橋整流器將交流轉換為直流。圖3顯示部分模擬模塊的原理圖。

　　圖3：部分模擬模塊的原理圖