基于磁耦合共振传输技术的手机无线充电系统的设计与研究!.pdfVIP

ELECTRONICS WORLD ・探索与观察 基于磁耦合共振传输技术的手机无线充电系统的设计与研究 安徽师范大学物理与电子信息学院 马赟馨 谢 妍 【摘要】 利用磁耦合共振传输技术对无线充电系统进行电能-磁场能-电能的转换和传输，实现对手机的无接触充电。从磁耦合共振的原 理、系统结构及组成模块、工作流程、A4WP技术标准、影响无线充电传输效率的因素以及该系统的创新特色分别进行研究。 【关键词】 磁耦合共振；手机无线充电系统；设计与研究 0 引言 2 磁耦合共振无线充电系统结构 有线充电因为摆脱不了电源线的束缚，不同移动设备接口的适 磁耦合共振无线充电系统框图如图2所示，该系统包括直流电 配器不同等原因在使用上会有诸多不便，在处理手机耗电量快的问题 输入模块、交流电输入模块、电源管理模块、发射电路模块、接收 上，仅仅增加电池的容量是一种治标不治本的体现，对于充电困难方 转换电路模块、充电电路模块等六大模块。 面并没有很好的解决。因而，无线充电技术应运而生，在很大程度上 满足了人们的充电需求。本论文主要研究基于磁耦合共振传输技术的 手机无线充电系统的系统各组成模块、工作流程的设计和影响无线充 电传输效率的因素、A4WP 技术标准以及系统的创新特色等。 1 磁耦合共振的原理和结构 无线充电技术的发展主要经历了两种模式，分别是磁感应模式和 图2 磁耦合共振式无线充电系统框图 磁共振模式。磁感应要求充电板与充电设备必须紧密耦合，只能一对 2.1 发射电路 一充电；相反，磁共振是松散耦合，有极大的空间自由，可以被多台 该系统的发射端等同于传统充电系统的充电器端。发射电路 充电设备使用。磁耦合共振传输技术是一种新兴的磁共振传输技术。 主要由驱动电路、保护电路、阻抗匹配、驱动线圈、发射线圈以及 1.1 磁耦合共振传输技术的原理 DDS 、MCU与ＲFID 阅读器和AD/DC转换器组成。 磁耦合共振传输技术的原理如图1所示。磁耦合共振传输技术是 （1）驱动电路 将发射端和接收端的线圈制作成磁共振体系，当发射电路线圈产生的 驱动电路实现放大丙类信号的功能，过零比较器可以把DDS产生 磁场振动频率与接收电路的固有频率一致的时候，在相距一定的距 的正弦波信号转变成方波信号，方波通过驱动电流驱动场效应管。 离，由于磁场耦合产生共振，从而进行电能和磁能的能量传递。 （2 ）DDS DDS 由丙类功放电路的大功率信号调控，使得正弦信号和线圈 共振的频率调为一致，再通过过零比较器，将正弦波信号转变成方 波信号，再把方波信号送到发射电路中。 （3 ）RFID RFID是一种无线自动识别技术，它通过发射信号来识别目标 产物，并由此分析得到所需数据。其最大的优势就是不需要人员的 控制，并且通过耦合来实现阅读器和电子标签间的不接触无线数据 通信。RFID 的原理图如图3所示。 图1 磁共振的原理图 1.2 磁耦合共振传输技术的结构 磁耦合共振无线充电系统由电能输送模块和电能接收模块两部 分组成。电能输送模块包括交流电源、直流电源、基准电压、驱动结 构、控制保护装置、功率放大器输出、振荡结构以及发射电磁线圈；