无线充电装置的设计与研究

马 剑 荣佳伟 李 奇 吴宝春

大连民族学院信息与通信工程学院 辽宁大连 116600

大连民族学院大学生创新创业训练计划资助 项目编号：X2013134

【文章摘要】

无线充电器作为一种运用新型的能量传输技术的产品悄然出现在我们身边，该产品使需要供电的设备摆脱了线路的限制，使充电器和设备完全分离，在安全性和灵活性方面表现的更加出色。本文介绍了一种运用电磁感应原理实现电能传输的无线充电装置，此装置电路结构简单，充电电流稳定，使用安全不漏电，充电效率高，充电速度快等许多优势。同时讲述了系统的结构和方案，对无线充电进行了详细的分析。

0 引言

无线充电技术（Wireless chargingtechnology ；Wireless charge technology ）利用了电磁波感应原理，及相关的交流感应技术，在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术。无线充电器装臵则是利用无线充电技术进行电能传输的一种装置。无线充电我总结了两大优点：一是它让需要供电的设备和充电器分离，这样就可以统一充电器，从而达到节省资源的效果。二是它可以隔物传能，这是普通充电器无法比拟的一大特点。

就目前来说，各种电子产品层出不穷，对同时拥有多种设备的用户来说，充电器和线就是一种负担，尤其是喜欢出行的人。无线充电有很大的应用前景。一般来说，如果我们的电子产品都是统一的无线充电接口，在火车站，汽车站等需要等待的地方我们就可以随时给我们的电子设备充电。在医疗方便，现在有很多的器官辅助设备，例如：心脏助勃器，更换电池会给患者带来巨大的手术痛苦和高额的医疗费，如果设计了无线充电的模块，将会给医疗方面带来更好的模式。

1 系统硬件设计

此装置一共包含四大模块电路，分别是频率产生模块、前置放大模块、电磁发射模块和接收模块。下面分别对各模块进行详细的分析与介绍。

1.1 频率产生模块

如图一、这部分是利用NE555 芯片和几个电阻构成一个波形发生器，目的是产生一个稳定频率的方波，方波频率f=1.443/(R3+2*RV4))*C1, 经过反复的模拟与实际试验，我们选用的是65Khz 的频率，这样后续电路的工作效率最大。

1.2 前置放大模块:

如图二、这部分前置放大模块采用的是NE5532 芯片构成一个功率放大电路，将前面频率产生模块产生的方波进行功率放大，理论上最大可以放大到2W，这样经过功率放大的信号再由电磁发射模块发射出去，有利于信号的辐射，将传输损耗降低。

1.3 电磁发射模块

如图三、这是一个H 桥电路，由两个P 沟道MOSFET 和两个N 沟道MOSFET。当频率信号为高电平时，N 沟道导通，P沟道截止，Q1 和Q2 是导通的，Q3 和Q4截止，电流从正极经Q1 R1 发射线圈 Q2流程，在图中也就是从左向右。 当频率信号为低电平时，P 沟道导通，N 沟道截止，Q3 和Q4 是导通的,Q1 和Q2 是截止的。电流经Q4 发射线圈 R1 Q3 流程，在图中也就是从右往左。发射电路就是这样通过监控发射频率的情况来进行磁场发射的。

1.4 接收模块

如图四、接收模块是频率信号由接收线圈接收，经过整流桥整流，滤波后再__经过MC34063 电源管理模块，通过改变RV1 的阻值来改变输出电压，使输出电压刻在5V 到18V 间可调。经测试输出最大功率在3W，这样的参数足以满足所有的便携式电子设备的充电要求。

2 充电装置的整体流程图

3 结束语

随着便携式电子产品的普及，充电问题必将是电子行业的下一次重大突破的重点，而无线充电拥有着广阔发展前景，国内外的各大电子厂商的研究重点项目。本文介绍一款简单实用的无线充电器的设计，成本低廉，并且对其原理和结构做了详细的介绍。该系统应用范围广泛，有很大的应用前景。

【参考文献】

[1] 罗涛. 智能无线充电器[J]. 电子世界,2012.

[2] 朱细章. 艾信友. 彭小健. 李邵文. 无线手机充电器制作[J]. 无线互联科技,2013