本文對(duì)電力接收器到電力發(fā)射器通信界面的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行說(shuō)明。電力接收器使用反向幅值調(diào)制與電力發(fā)送器通信。為此，電力接收器調(diào)制從功率信號(hào)中汲取的能量。功率發(fā)射器將此檢測(cè)視為電流和/或原邊線圈的電壓。換句話說(shuō)，電力接收器和電力發(fā)送器使用調(diào)幅電力信號(hào)，為功率接收器到功率發(fā)射器提供通訊渠道。

電力接收器應(yīng)調(diào)制它從電力信號(hào)中汲取的電量，例如原邊電流和/或原邊電壓，它呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，即HI狀態(tài)和 LO 狀態(tài)。

一個(gè)狀態(tài)的特征在于振幅在一定Δ變化范圍 內(nèi)恒定時(shí)間至少ts 毫秒。如果電源接收器與A10 或 MP-A1類(lèi)型的發(fā)射器原邊線圈正確對(duì)齊的話，對(duì)于所有適當(dāng)?shù)呢?fù)載，至少應(yīng)滿足以下三個(gè)條件之一：

HI 和LO 狀態(tài)下原電邊電流的幅值之差至少為15毫安。

原邊電流在 HI 和 LO 狀態(tài)下的差異至少為15 mA。原邊線圈電流是在驅(qū)動(dòng)半橋的控制信號(hào)的對(duì)應(yīng)于四分之一周期的瞬時(shí)測(cè)量的。

原邊線圈電壓在 HI 和 LO 狀態(tài)下的幅值之差至少為200毫伏。 在轉(zhuǎn)換期間，原邊電流和原邊電壓未定義。見(jiàn)圖2 和表 4。

圖1 功率信號(hào)的幅值調(diào)制

HI 和LO 狀態(tài)不對(duì)應(yīng)于固定的原邊電流和/或原邊電壓 水平。移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)要求決定了橫向位移的范圍， 構(gòu)成其電力接收器上的正確對(duì)準(zhǔn)和負(fù)載條件范圍。

周期的開(kāi)始對(duì)應(yīng)于半橋逆變器中頂部開(kāi)關(guān)的閉合。請(qǐng)參閱Qi 規(guī)范、功率發(fā)射器參考設(shè)計(jì)或適用的功率發(fā)射器參考設(shè)計(jì)文件。

圖2 功率信號(hào)的幅值調(diào)制

注意圖2中，兩個(gè)Δ指的是電流或者電壓在一個(gè)電平下的變化。另外，電平的轉(zhuǎn)換時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間都具有一定的要求。

電力接收器應(yīng)使用差分雙相編碼方案將數(shù)據(jù)位調(diào)制到功率信號(hào)上。為此，電力接收器應(yīng)將每個(gè)數(shù)據(jù)位與內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的完整周期tCLK 對(duì)齊，使得數(shù)據(jù)位的開(kāi)始與時(shí)鐘信號(hào)的上升沿一致。該內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的頻率應(yīng)為 fCLK = (2 ± 4%) kHz。

注意：電力接收器負(fù)載上的紋波會(huì)在電力發(fā)送器電流上產(chǎn)生紋波。因此，這種紋波可能會(huì)導(dǎo)致電力發(fā)射器中出現(xiàn)誤碼。如果該紋波的頻率接近調(diào)制頻率 fCLK，誤碼數(shù)會(huì)特別高。

接收器應(yīng)使用功率信號(hào)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)換來(lái)編碼一個(gè)位，使得第一個(gè)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變與時(shí)鐘信號(hào)的上升沿一致，第二個(gè)轉(zhuǎn)變與 時(shí)鐘信號(hào)的下降沿一致。接收器應(yīng)使用功率信號(hào)中單個(gè)轉(zhuǎn)換來(lái)編碼零位，與時(shí)鐘信號(hào)的上升沿一致。

圖3 差分雙相編碼機(jī)制

解讀一下的話，指一個(gè)時(shí)鐘周期中，在邊沿處只發(fā)生一次轉(zhuǎn)換則表示0，一個(gè)時(shí)鐘周期中，邊沿處發(fā)生了兩次電平轉(zhuǎn)換則表示1.

電力接收器應(yīng)使用11 位異步串行格式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)。這格式由起始位、字節(jié)的 8 個(gè)數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和單個(gè)停止位組成。開(kāi)始 位為零。數(shù)據(jù)位的順序是LSB 在前。奇偶校驗(yàn)位為奇數(shù)。這意味著如果數(shù)據(jù)字節(jié)包含偶數(shù)個(gè)1 位，則接收器應(yīng)將奇偶校驗(yàn)位設(shè)置為1。

否則，電力接收器應(yīng)將奇偶校驗(yàn)位設(shè)置為零。停止位是1。圖4 顯示數(shù)據(jù)字節(jié)格式- 包括每個(gè)單獨(dú)的差分雙相編碼位——以值 0x35 為例。

圖4 數(shù)據(jù)字節(jié)的同步串行格式

對(duì)應(yīng)于0x35的數(shù)據(jù)流是0 1010 1100 1 1，則由于這里除了校驗(yàn)位有奇數(shù)個(gè)1，那就是設(shè)為1。

電力接收器應(yīng)使用數(shù)據(jù)包與電力發(fā)送器通信。如圖所示圖5，一個(gè)數(shù)據(jù)包由4部分組成，即前導(dǎo)碼、報(bào)頭、消息和校驗(yàn)和。前導(dǎo)碼由最少 11 位、最多 25 位組成，全部設(shè)置為1，并進(jìn)行編碼 如第 2.1 節(jié)“調(diào)制方案”中所定義。

前導(dǎo)碼使功率發(fā)射器能夠與傳入數(shù)據(jù)同步，并準(zhǔn)確檢測(cè)標(biāo)頭的起始位。 標(biāo)頭、消息和校驗(yàn)和由三個(gè)或更多字節(jié)的序列組成，編碼為 在第2.3 節(jié)“字節(jié)編碼方案”中定義。

圖5 數(shù)據(jù)包格式

如果出現(xiàn)以下情況，電能發(fā)射器應(yīng)認(rèn)為數(shù)據(jù)包已正確接收：

§ 電力發(fā)射器已檢測(cè)到至少 4 個(gè)前導(dǎo)碼位，后跟一個(gè)起始位。

§ 電力發(fā)射器未在構(gòu)成該數(shù)據(jù)的任何組成數(shù)據(jù)包的字節(jié)中檢測(cè)到奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤。這包括報(bào)頭字節(jié)，消息字節(jié)和校驗(yàn)和字節(jié)。

§ 電力發(fā)射器檢測(cè)到校驗(yàn)和字節(jié)的停止位。

§ 電力發(fā)射器已確定校驗(yàn)和字節(jié)是一致的（請(qǐng)參見(jiàn)第 2.4.3、校驗(yàn)和）。

如果電力發(fā)射器沒(méi)有正確接收到數(shù)據(jù)包，電力發(fā)射器應(yīng)丟棄數(shù)據(jù)包，并且不使用其中包含的任何信息。

注意：在 ping 階段以及識(shí)別和配置階段，這通常會(huì)導(dǎo)致超時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致功率發(fā)射器移除功率信號(hào)。

標(biāo)頭由指示數(shù)據(jù)包類(lèi)型的單個(gè)字節(jié)組成。此外，標(biāo)頭隱式提供數(shù)據(jù)包中包含的消息的大小。

消息中的字節(jié)數(shù) ，是根據(jù)數(shù)據(jù)包標(biāo)頭中包含的值計(jì)算的，如下表 5 的中心欄所示。

圖6 數(shù)據(jù)包信息大小計(jì)算

注意這里可以看出，第一行的涵義是共有32種編號(hào)的信息，每一個(gè)信息為1個(gè)字節(jié)大小，分別用標(biāo)頭0x0-0x1F表示。

電力接收器應(yīng)確保數(shù)據(jù)包中包含的消息與標(biāo)頭中指示的數(shù)據(jù)包類(lèi)型一致。請(qǐng)參閱Qi 規(guī)范、通信協(xié)議以了解可能的消息的詳細(xì)定義。消息的第一個(gè)字節(jié)，字節(jié)B0，直接跟隨 標(biāo)頭部分。

校驗(yàn)和由一個(gè)字節(jié)組成，使電力發(fā)射器能夠檢查傳輸錯(cuò)誤。電能發(fā)射器應(yīng)按如下方式計(jì)算校驗(yàn)和：

圖7 校驗(yàn)和計(jì)算方法

其中C表示計(jì)算出的校驗(yàn)和，H表示頭字節(jié)，B0、B1、…、Blast 代表消息字節(jié)，注意校驗(yàn)和不包含前導(dǎo)符部分。

如果計(jì)算出的校驗(yàn)和C與數(shù)據(jù)包中包含的校驗(yàn)和字節(jié)不相等，則電力發(fā)射器應(yīng)認(rèn)定校驗(yàn)和不一致。

當(dāng)且僅當(dāng)以下情況時(shí)，電力發(fā)射器才應(yīng)確定其已正確接收數(shù)據(jù)包：

§ 每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的起始位和停止位正確

§ 每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的奇偶校驗(yàn)位正確

§ 數(shù)據(jù)包末尾的校驗(yàn)和值正確

如果電能發(fā)射器沒(méi)有正確接收到數(shù)據(jù)包，則應(yīng)丟棄該數(shù)據(jù)包并繼續(xù)進(jìn)行，就好像它沒(méi)有收到后者一樣。

注意：上述要求意味著電力發(fā)射器不響應(yīng)錯(cuò)誤接收的簡(jiǎn)單查詢(xún)數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包。

圖8 數(shù)據(jù)包的起始和停止部分

圖 8 放大了數(shù)據(jù)包的開(kāi)頭和結(jié)尾，顯示了許多前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)位、第一個(gè)起始位和最后一個(gè)停止位。

數(shù)據(jù)包開(kāi)始的參考時(shí)間是在第一個(gè)起始位的開(kāi)始（0）。注意這里前導(dǎo)字符不管，數(shù)據(jù)包結(jié)束的參考時(shí)間是在 最后停止位的中心（1）。發(fā)送包含奇數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)據(jù)包后，通信信號(hào) 包含附加邊。該附加邊不是數(shù)據(jù)包的一部分；它導(dǎo)致的結(jié)果是 電力接收器關(guān)閉其調(diào)制器。

以上對(duì)無(wú)線充電數(shù)據(jù)通信部分進(jìn)行討論，主要是接收器向發(fā)射器發(fā)送的通信部分，這部分采用幅值調(diào)制。后續(xù)我們?cè)儆懻摪l(fā)射器向接收器部分傳輸時(shí)的頻率調(diào)制方式。