无 线 充 电 技 术一.内容摘要:随着生活中的笔记本.手机.数码相机.平板电脑等 电子设备越来越多,尽管目前已经有红外.射频.蓝牙等 无线数据传输方式可以减少线缆数量,但基于最基木 的电力能源供应仍基于有线传输，”蛛网缠身”的感觉挥 之不去.而近来，科技的迅速发展让无线电力传输研究 有了很大突破.本文设计了一种简单实用的无线充电器，通过线圈 将电能以无线方式传输给电池。只需把电池和接收设 备放在充电平台上即可对其进行充电。实验证明.虽 然该系统还不能充电于无形之中.但已能做到将多个 校电器放置于同一充电平上同时充电。免去接线的烦恼。关键词:无线非接触式便于携带目录摘要：-1 -1无线充电器原理与结构-2-1.1理论分析 -2-1.2设计结构-3-2硬件设计-5-2.1发射模块-5-2.2 LC谐振电路设计 -5-3接受端充电控制电路设计 -6-前景总结-8-1无线充电器原理与结构 1.1理论分析为实现无线充电器系统，主要是利用电磁感应原理, 是初级线圈与次级线圈构成一个可分离的耦合变压器，电能一非接触的方式 传送到负载设备。电能磁能是这电场与磁场的周期性变化以电磁波的形式向空 间传播。本设计的关键点之一是利用线圈耦合的方式进行能量传递，使接收单 元接收到足够的能量，以保证后续电源的能量供给。二是如何提高充电电路的 能量利用效率，在满足充电电路正常工作的前提下尽可能采用低功耗的设计。1.2设计结构无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。如图1所示，系统工作时输入端将交流市电经全 桥整流电路变换成直流电，或用24V直流电端直接为系统供电。经过电源管理模 块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。通过2 个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池 充电。1无线充电器系统框VC D图2供电电源电路2硬件设计2. 1发射模块如图3,主振电路采用2 MHz有源晶振作为振荡器。有源晶振输出的方波，经过二阶低通滤波器滤除高次 谐波，得到稳定的正弦波输出，经三极管13003及其 外围电路组成的丙类放大电路后输出至线圈与电容组 成的并联谐振回路辐射出去.为接收部分提供能量。图3 发射电路测得与电容组成的并联谐振回路的空芯耦合线圈 的线径为0. 5 mm,直径为7 cm,电感为47 uH,载 波频率为2 MHzo根据并联谐振公式得匹配电容C约 为140 PFo因而.发射部分采用2MHz有源晶振产生 与谐振频率接近的能源载波频率。2.2 LC谐振电路设计能量发送单元射频输出端采用发射线圈（电感） 和电容并连连构成谐振回路。为了提高能量接收单元 获取更大电压，是能够在更远距离工作，能量接收单 元采用并联谐振回路。当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信 号频率相同时，功率放大器发生谐振，此时线圈中的 电压和电流达最大值，从而产生最大的交变电磁场。 当接收端线圈与发射线圈靠近时，在接收线圈中产生 感生电压，当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相 同时产生谐振，电压达最大值。所以，发射线圈回路 与接收线圈回路均处于谐振状态时，具有最好的能量 传输效果。线圈传递能量效率较高，传送间距越大。3接受端充电控制电路设计电能经过线圈接收后（如图4）,高频交流电压经 过IN4007整流管进行全波整流，2200uf的电容滤波, 再用3. 3V稳压二极管惊醒稳压，输出直流电为电池提供较稳定的工作电压，为电池充电（如图5）。图4接收电路R6H6*、LED、R2 28k R15 充电电路前景总结随着科学技术的发展，人类已经成功地从有线通信时代步入了无线通信时代。现 在，无线充电也在以非常迅猛的态势发展，据悉，2013年无线充电的市场估值将达到140亿美元。普及无线充电的时代已经到来。无线充电目前已经有四种比 较成熟的方式，电磁感应式简单、便捷，成功地为无线充电开辟了市场，近几年 来，电磁感应式无线充电必定是无线充电的主流模式。但是，由电磁场自身带来 的缺陷势必会限制其发展。与其它无线充电方式相比，电磁共振式建立在一个更 好的理论基础上，具有效率高、距离远、无辐射、无电磁干扰的优点，符合当代 人的技术追求。虽然电磁共振式无线充电对线圈的品质因数的要求极为苛刻，但着生产工艺的提高或替代材料的发现，共振式无线充电设备也可以实现微型 化、平民化。目前，电磁共振式无线充电的发展得到了以MIT为首的高校和以 高通、三星为代表的商业集团的大力支持，前景十分广阔。相信在不久的将来,充电触手可及。