基于电磁耦合原理的无线充电器的设计.pdf

设计应 用 基于电磁耦合原理的无线充电器的设计 长沙理工大学计算机与通信工程学院 周小芹　徐　伟　冯　德　吴佳颖　陈 曦 电子设备的普及，有线充电的困扰，给无线充电设备的需求带来广阔的空间。现有的无线电力传输技术主要有基于电磁感应，电磁耦合，磁共振，微波等。本文 【摘要】 在电磁耦合原理的基础上，结合TI公司的BQ500211数字无线电源控制器及BQ51013A集成型高级接收器，对无线充电进行研究，并设计一款适用于小型电子设备的无线充 电器。 电磁耦合；无线充电 【关键词】 1.引言 2.2 接收器模块 通过对 电磁感应，电磁耦合，磁共振， 信号经过线圈的耦合，传送到接收器模 微波等技术的综合分析和比较研究，本文选取 块，再由BQ51013A进行整流和调节，用以作为 了电磁耦合原理来设计一款无线充电器。该无 负载的电源。该器件集成了一个低阻抗完全同 线充电器由由初级线圈，次级线圈和相关的电 步整流器、低压降稳压器、数字控制、和精确 路模块组成。初级线圈和电子产品也称为发射 电压与电流环路。完成接收后会进行一个信息 机和二次侧的接收机。电子的发射线圈通常嵌 反馈，以通过反散射调制稳定电源传输过程。 入充电器中。接收线圈和电子产品通常指便携 整个功率负温度系数热敏电阻(NTC)和控制引 设备，如手机。当接收线圈与发射线圈相对应 脚 (整流器与LDO)均采用低电阻NMOS FET技术 后，在发射线圈的驱动下，磁耦合发生。磁通 以确保高效率与低功率耗散。图2所示为其接 耦合到次级线圈产生电压，电流和功率，再经 收模块电路图。 过整流和激励，便可以很有效地转移到无线负 图2 接收模块电路图 3.系统软件设计 载上。 发射器模块以TI公司开发的第二代数字 整个系统软件设计如图3所示： 2.系统总体结构 无线电源控制器BQ500211为主，它集成了无线 系统主要包括能量发送单元和能量接收 电源传输所需的各项基本功能，包括询问周 单元两部分。其实现方案如图1所示： 边环境以寻找将被供电的 WPC兼容器件、安全 使用器件、接收来自被供电器件的数据包及管 理电源传送等。BQ500211无线电源发送器特有 的动态电源限制 (DPL)功能大大增加无线电源 应用中的灵活性。如果在电源传输期间发生异 情况，BQ500211对其进行处理并提供指示器输 出。该芯片还特有MSP430G2001低功耗管理模