无接触手机充电平台的设计
手机无线充电技术方案
手机无线充电模块一、无线充电方式介绍：充电方式目前主流无线充电方式： 电磁感应式与磁共振式，其中，以电磁感应式应用最为普遍。
电磁感应式：一、无线充电方式：磁共振式：利用电磁感应原理进行充电的设备，类似于变压器。
在发送和 接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号， 接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给用电设备。
磁共振方式的原理与声音的共振原理相同。
排列好震动频率相同 的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声，同样，排列在磁 场中的相同震动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。
无线电波式：电场耦合式：在发送端将电流转化为电磁波，接收端再通过天线将电磁波转 换为电流，再通过整流、调压输入电流给用电设备。
电场耦合方式利用通过沿垂直方向耦合两组对称偶极子而产生的 感应电场来传输电力，具有抗水平错位能力强的特点。
一、无线充电方式介绍：行业标准未来将会倾向于对位置偏移允许值较大的磁共振方式、以A4WP标准为主导进行合作推进。
非接触充电100kHz（电磁感应方式） ～300kHz213法人 目前主流74法人非接触充电6.78MHz（磁场共振方式）摸索着合作 的可能性合作近距离通信 （NFC）13.56MHz92法人发展方向技术相似项目电磁感应式磁共振式优点回路构成简单! 已经有既定的业界团体标准 （WPC)缺点只能近距离充电 （但可以实现水平方向（可 动线圈、多线圈等）充电）注：具体行业标准由来请看附件。
可以实现近距离输送控制方式的安全性不足、效率 低无线电波式 可以实现远距离输送输送电力低下电场耦合式虽是近距离充电，但水平方 向的自由度较高需考虑电极之间1500V的安 全对策 接收部分需要加上变压器二、技术、规格动向1、Qi标准Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织--无线充电联盟(Wireless Power Consortium,简称WPC)推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。
基于单片机的无线充电器设计
基于单片机的无线充电器设计学生姓名：学生学号：院（系）：电气信息工程学院年级专业：电子信息工程指导教师：助理指导教师：二〇一五年五月摘要摘要随着用电设备对供电质量、可靠性、方便性、安全性、特殊场合、特殊地理环境等要求的不断提高，接触式的电能传输方式对于满足实际需要越来越显得捉襟见肘了。
与此同时，无线电能传输系统，摆脱了线路的限制，实现电器和电源的完全分离，具有无线传输电能、设备体积小、传输效率高、便于携带和集成等优点。
本课题设计介绍了一种运用新型的能量传输利用电磁波感应原理和有关的交流感应技术，采用STC12C5A60S2低功耗单片机作为无线传能充电器的监测控制核心,实现电流控制和电压控制功能，电能充满后给出充满提示且自动停止充电。
基于STC12C5A60S2单片机控制发射端和接收端产生的相应交流信号来进行充电的智能无线充电器。
利用设计通过对系统的硬件部分和软件部分的设计实现无线能量传输，在距离发射线圈的指定范围内对小型用电器如手机、MP3等直接充电。
硬件部分包括高效直流稳压模块、驱动模块、显示模块、控制模块等的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过C语言实现相应的编程要求。
通过理论分析和仿真证明，建立谐振耦合无线电能传输系统模型以及谐振耦合无线电能传输系统模型,通过计算得出了系统中电路参数与输出功率的关系。
设计并制作谐振耦合无线电能装置,使用LCD1602设计显示,实时充电电压显示。
关键词无线电能传输,谐振耦合,无线充电器, LCD1602,STC12C5A60S2单片机ABSTRACTABSTRACTThis paper introduced the use of a power transmission technology, wireless power supply technology model, using the principle of electromagnetic induction and the induction technology,intelligent wireless charger for charging the AC signal based on the STC12C5A60S2 single-chip microcomputer to control the transmitting end and the environment and other requirements continue to increase, the power transmission mode of contact to meet the actual needs become more and more difficult. At the same time, wireless power transmission system, get rid of the limit line, completely separate electrical and power, with the wireless transmission of electrical energy, the equipment has the advantages of small volume, high transmission efficiency, easy to carry and integration. In the rapid development of science and technology in 21 Century, the prospects for the development of intelligent wireless charger .The design through the design of the hardware part and the software part of the system to achieve the wireless energy transmission, within the specified range of the transmitting coil in small appliances such as mobile phone, MP3 and other direct charge. The hardware part includes efficient DC power module, drive module, display module, control module and so on; the software part is mainly based on the design thought of the system design of the main program and the subprogram flow chart, and through the C language to achieve the corresponding programming requirements. relationship between the circuit parameters and the output power of the system. The design and fabrication of resonant coupling wireless device, using the LCD1602 design draw progress bar shows charging, charging voltage, charging time display.Key words radio transmission, resonant coupling, wireless charger ,LCD1602 STC12C5A60S2目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................... I I1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 国内外研究现状、水平 (1)1.3本课题的发展趋势 (2)2 系统总体设计方案 (4)2.1系统总体设计方案简述 (4)2.1.1系统的基本功能 (4)2.1.2主要技术参数 (4)2.2系统设计方案选择 (5)2.3方案分析 (7)2.4系统的理论分析 (8)3 系统的硬件设计 (10)3.1单片机的选择与其控制 (10)3.1.1 单片机概述 (10)3.1.2 单片机STC12C5A60S2的介绍 (10)3.1.3 单片机最小系统的介绍 (11)3.1.4单片机控制模块设计 (13)3.2无线发射电路模块设计 (14)3.2.1 NE555芯片简介 (14)3.2.2 MOS管的选择与性能分析 (15)3.2.3振荡电路的设计 (16)3.2.4功率放大电路的设计 (17)3.3 电源稳压控制模块设计 (18)3.3.1稳压器LM2940简介 (18)3.3.2 KA7500B芯片简介 (19)3.3.3稳压控制电路设计 (19)3.4按键指示电路模块设计 (20)3.5显示电路设计及实现 (21)3.6 DC/DC转换电路设计 (23)3.6.1 DC/DC变换器简介 (23)3.6.2 运算放大器LM358简介 (24)3.6.3电压/电流采样模块设计 (24)3.7系统总体电路设计 (26)4 系统的软件设计 (28)4.1 整体设计思想 (28)4.2系统的主要程序框图 (29)4.3 主要程序模块 (29)4.3.1电路启动初始化 (29)4.3.2 按键采集程序 (30)4.3.3 LCD1602显示子程序 (31)4.3.4 数据采集及模数转换程序 (31)4.3.5 充电子程序的设计 (32)5 系统仿真设计与调试 (34)5.1.仿真软件Multisim的简介 (34)5.2电路的仿真 (34)5.2.1方波信号的产生 (34)5.2.2实际电路的测试 (36)5.3测试结果及分析 (36)5.3.1测试结构 (36)5.3.2实际电路的测试数据 (36)6 系统PCB设计 (38)6.1 PCB设计软件简介 (38)6.2 PCB板设计方法 (38)7 组装与调试 (40)7.1系统组装 (40)7.2硬件调试 (40)7.3软件调试 (40)7.4硬件软件联合调试 (40)7.5 调试结果 (40)结论 (41)参考文献 (42)附录A：无线充电控制系统源程序代码 (43)附录B：整体电路图和PCB板图 (53)附录C：设计实物图 (55)致谢 ........................................................................................ 错误!未定义书签。
(完整word版)电子制作课程项目手机电池简易万能充电器
手机电池简易万能充电器的原理与制作目前市场上面充斥着形形色色、各式各样的手机电池万能充电器，这里暂且不讨论这些万能充电器的充电效果如何，以及是否有损电池寿命等问题，因为事实上，有相当一部分人在使用这类万能充电器为手机电池充电.这些充电器虽然电路简单、成本低廉，但其内部大都采用了一个小型的开关电源电路,对于初学者而言，若能亲自动手组装一个手机万能充，并绘制其电路、剖析其原理，不失为入门学习开关电源原理的一个好途径。
这里介绍两款廉价、简易的手机电池万能充电器，该类充电器在市面上随处可见，价钱从4元到10几元不等，可以联系相关小厂购买电路散件套件,价格也仅为4—6元，如图1所示。
一． 跑马灯指示型万能充图2为该款跑马灯指示型万能充电路原理图,本电路完全根据实物绘制整理。
图2 跑马灯指示型万能充（一） 电路组成 从原理图中可知，该万能充实质就是一个小型开关电源电路，整个电路大致可分图1 廉价的手机万能充电器为以下几个部分：输入整流滤波电路、开关振荡电路、过压保护电路、次级整流滤波电路、稳压输出电路、自动识别极性及充电电路、跑马灯充电指示电路等。
（二）电路基本工作原理当充电器插到交流电源上后，220V交流电压经D1半波整流、C1滤波，得到约300V左右的直流电压。
由 Q1、T1、R1、R3、R4、R5、C2等元件组成的开关振荡电路将直流转换为高频交流，振荡过程如下：通电瞬间，+300V电压通过启动电阻R1为开关管Q1提供从无到有增大的基极电流I B，Q1集电极也随之产生从无到有增大的集电极电流I C,该电流流经开关变压器T1的1—2绕组，产生上正下负的自感应电动势，同时在T1的正反馈绕组3-4中也感应出上正下负的互感电动势，该电动势经R3、C2等反馈到Q1的基极，使I B进一步增大,这是一个强烈的正反馈过程：I I B↑在这个正反馈的作用下，Q1迅速进入饱和状态，变压器T1储存磁场能量。
此后正反馈绕组不断的对电容C2充电，极性为上负下正,从而使Q1基极电压不断下降,最后使Q1退出饱和状态，T1 1—2绕组的电流呈减小趋势,T1各绕组的感应电动势全部翻转，此时T1 3—4绕组的感应电动势极性为上负下正，该电动势反馈到Q1的基极后，使IB进一步减小，如此循环，进入另一个强烈正反馈过程，使Q1迅速截止.随后C2在自身放电及+300V对它的反向充电的作用下，又使Q1基极电压回升，进入下一轮循环，从而产生周期性的振荡，使Q1工作在不断的开、关状态下。
非接触式弱电实验供电平台的设计
非接触式弱电实验供电平台的设计作者：石鑫栋戴世宇张钰张珣来源：《现代电子技术》2011年第24期摘要：非接触式弱电实验供电平台是一种新型非接触式电能供应系统，通过电磁感应耦合，实现非接触式能量传输，为负载提供电能。
整个系统主要由电能转换、耦合变压器和能量调节三部分组成。
电能转换主要完成能量逆变；耦合变压器将逆变后的能量耦合到用户端；能量调节主要为提高耦合到用户端能量的传输能力。
该平台克服了传统导线多点接触式电能传输方式的不可靠和不可迁移等缺点，为移动电气设备、易燃易爆环境和水下设备的能量供给提供便捷、安全的解决方案。
关键词：电磁感应；非接触式供电系统；无线供电；弱电实验箱中图分类号：TN710-34； TM92 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0003-03 Design of Noncontact Weak Current Power-Supplying Platform for ExperimentSHI Xin-dong, DAI Shi-yu, ZHANG Yu, ZHANG Xun(Electrical and Electronic National Experimental Teaching Center, Hangzhou Dianzi University, Zhejiang 310018, China)Abstract： The noncontact weak current power supply platform for experiment is a new noncontact power supply system, which realizes the noncontact energy transmission and supplies the electric energy for the load through the electromagnetic induction coupling. The whole system mainly is composed of three parts: electric energy transformation, coupling transformer and energy regulation. The energy transformation mainly implements energy invert. The coupling transformer sends the inverted energy to the user side. The energy regulation section improves the energy transmission capacity. The system overcomes the unreliability and the immovability of traditional multi-point contacting transmission mode, provides a new convenient, green and security solution for energy transmission of portable electrical equipments, and supplies a new idea for the energy delivery to the equipments underwater or under explosive environments.Keywords： electromagnetic induction; noncontact power supply system; wireless power supply; weak current experimental box收稿日期：2011-08-26基金项目：浙江省大学生科技创活动计划（新苗人才计划）立项资助（ZX110701005）0 引言感应耦合电能传输（Inductively Coupled Power transfer，ICPT或Inductively Power Transfer，IPT）［1］技术是近年来备受国际学术界关注的一项新型能量传输技术。
基于磁悬浮式无线充电器的设计与制作
基于磁悬浮式无线充电器的设计与制作本文完成了基于磁悬浮式手机充电器的设计与制作，该设计包括以下几个部分：磁悬浮模块、直流稳压电源模块、无线供电模块。
磁悬浮式无线充电器不仅手机可以无线充电，省去数据线的干扰，也避免USB接口的损坏。
引入了磁悬浮模块，还可以让手机旋转起来充电。
这也是本文的特色之处。
标签：无线模块；磁悬浮；充电器1 前言随着社会的快速发展，手机越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。
如果某人的手机没法使用，将对他的工作、生活造成巨大影响，甚至损失。
而外出手机电池没电，又没有适用的手机电池充电器，是造成手机无法使用的最常见原因。
无线充电技术正被越来越多的手机所应用。
目前的大部分充电器，例如iPad和iPhone，都通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电。
相比之下，无线充电有着方便、安全、耐用的优点。
由于不存在外露的通电接点，所以不存在触电的危险，而且不会被氧气和水等物质腐蚀，使用寿命更长。
就像当初的wifi 和蓝牙技术一样，无线充电技术会从根本上改变人们对于手机的使用习惯。
而目前市场上出售的手机电池充电器，是只为单一手机电池充电的专用充电器，仅能对相应的一种手机充电，而且每部充电器的价格在人民币元左右，这就意味着，要配齐目前市场上出售的所有多种充电器，将是一笔较大的开支。
2.整体设计方案磁悬浮式无线充电器由三部分组成：磁悬浮模块、直流稳压电源模块、无线供电模块。
2.1 磁悬浮模块设计。
磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。
磁悬浮模块设计是整个设计过程的亮点，其原理是通过电磁铁绕组中通以一定的电流就会产生电磁力F，控制电磁铁绕组中的电流，使之产生的电磁力与浮子的重力mg相平衡，浮子就可以悬浮于空中而处于平衡状态。
但是这种平衡是一种不稳定平衡，因为电磁铁与浮子之间的电磁力的大小与它们之间的距离X成反比，只要平衡状态稍微受到扰动，就会导致浮子掉下来或被电磁铁吸住。
非接触充电原理
非接触充电原理非接触充电是一种无需物理接触即可完成充电的技术，它以电磁感应原理为基础，通过电磁场的作用将能量传输到被充电设备中，实现电能的无线传输。
这种充电方式已经在各个领域得到了广泛应用，特别是在电动汽车和智能手机等电子设备的充电方面。
非接触充电的原理是基于电磁感应的工作原理。
在传输端，通过电源将电能转换为高频交流电，并通过线圈产生一个交变电磁场。
在接收端，也就是被充电设备上，同样有一个线圈。
当传输端的交变电磁场与接收端的线圈相互作用时，会在接收端的线圈中感应出电流。
而这个电流进一步通过电路转换和调整，最终充入被充电设备的电池中。
非接触充电的优点在于其便捷性和安全性。
首先，无需物理接触，充电过程更加方便快捷。
用户只需要将电子设备放置在充电器的范围内即可实现充电，无需插拔充电线，省去了繁琐的操作。
其次，非接触充电不会产生电弧和电击等安全隐患，避免了因接触不良或者连接不稳定而引发的安全问题。
非接触充电技术的应用范围广泛。
在电动汽车领域，非接触充电可以为电动汽车提供便捷的充电解决方案。
用户只需将电动汽车停放在指定的充电区域，即可实现对电动汽车的充电，无需人工干预。
这种充电方式不仅提高了充电效率，还能减少人为操作失误带来的安全隐患。
在智能手机等电子设备的充电领域，非接触充电也得到了广泛应用。
用户只需将手机放置在配备有非接触充电功能的充电器上，即可实现对手机的充电。
这种充电方式可以避免充电口因长时间插拔而导致的损坏，同时也减少了充电线的使用，提高了充电的便捷性。
除了电动汽车和智能手机，在家庭和办公场所的电子设备充电方面，非接触充电也逐渐得到了应用。
通过将充电线圈嵌入桌面或墙壁，用户只需将电子设备放置在指定位置，即可实现对设备的充电。
这种充电方式不仅美观，而且方便快捷，提高了用户的使用体验。
尽管非接触充电技术在便捷性和安全性方面有着明显的优势，但也存在一些挑战和限制。
首先，非接触充电设备的价格相对较高，这增加了产品的成本。
无线充电系统设计与实现
无线充电系统设计与实现“充电，让电池永不断电”是目前我国智能设备的普遍需求。
随着科技的不断发展，无线充电技术逐渐成为一种新兴的技术趋势，相较于传统有线充电方式，无线充电方式无需耗费电线等物品，且操作简单方便，不易断线，深受消费者喜爱。
为此，本文将详细介绍一款基于无线充电技术的充电系统的设计与实现。
一、基于无线充电技术的充电系统设备1. 硬件设备无线充电系统主要由两个硬件设备组成，分别是无线充电器和无线接收器。
无线充电器通过自身的电源模块提供待充电设备所需的电能，而无线接收器则接收无线充电器的电能并将其转换为待充电设备的电能。
在满足基本功耗需求的同时，需要注意减少损耗、提高充电效率。
2. 软件平台软件平台主要由安卓系统或IOS系统的手机应用程序和微信小程序两个部分组成。
用户可以通过手机应用程序或微信小程序实现在远程控制无线充电器和无线接收器，方便快捷。
二、基于无线充电技术的充电系统原理1. 基本原理基于无线充电技术的充电系统是通过电磁感应成环路传导的原理实现的。
传输线圈一般由空气磁场和电场成的交叉垂直的电子场构成。
一般来说，空气磁场等效于交流磁场，电场等效于直流电场。
其中，允许不同频率的电磁波传输，不仅对充电效率有很大的影响，更会对直流及其它特殊负载有很大的影响。
2. 充电系统电路原理涉及的部分基于无线充电技术的充电系统电路大致分为以下三部分：电源部分、功率换算部分、载波调制和系统控制分析等。
三、基于无线充电技术的充电系统实现步骤1. 接口处理首先，需要通过调试软件对相关设备进行接口的预处理，包括发射端与接收端的控制操作。
在此过程中，需要开发相应驱动程序，实现发射端和接收端之间的数据传输，并集成控制功能模块。
2. 系统硬件实现基于无线充电技术的充电系统需要匹配电感和磁芯，需要确保两种部件的选择能够使充电系统的电感值达到一个良好的匹配。
在电路上，还需要对功率换算模块进行设计，将输入电流转换为适当的电压。
非接触式电能传输技术概述
非接触式电能传输技术概述期内容：西电智慧电气杯创新大赛科技前沿最近，非接触式电能传输( Contactless Energy Transfer, CET )技术得到了广泛的研究与关注，为移动设备供电提供了新的路径，即有效避免了线缆、插头和导电滑环；对于一些诸如航空、生物医学、多传感器应用、机器人工业这样的重要领域，CET技术显著地增加了系统的可靠性，减少了装备的维护工作。
本文对基于电力电子电路的CET 技术进行了回顾与总结CET ，也通常被称为非接触式功率传输（Contactless PowerTransfer, CPT )或者无线功率传输( Wireless PowerCET 可分为：Transfer, WPT ）。
根据能量传输介质的差异，声波耦合式CET 、光学耦合式CET 、电场耦合式CET 以及当前最流行的磁场耦合式CET （也称为感应式CET ），如下图所示。
接下来，本文将对这些技术的基本原理、最新进展、优缺点及应用场合进行介绍，其中将重点介绍磁场耦合式CET 技术。
1 、声波耦合式CET 技术声波耦合式CET 技术的基本原理如下图所示。
直流电能通过逆变器、发射器转换为声波，并通过空气、生物或金属介质进行传播；接收电路将接收到的声波转换为交流电能，并在整流、滤波之后供给负载。
其中的发射器、接收器通常采用压电材料实现，这种材料受到压力作用时会在两端面间出现电压。
因此，利用压电材料的这一特性可实现机械振动（声波）和交流电的互相转换。
与磁场耦合式CET 技术相比，声波耦合式CET 技术具有以特点：1 ）对于任意尺寸的发射器和接收器，声波耦合式CET 技术使用的开关频率可比磁场耦合式CET 技术小得多仅为后者的Cair/Cem 倍，其中Cair 、Cem 分别为声波及电磁波在空气中的传输速度）。
因此，电力电子变流器的损耗也相对较小；2 ）可在不允许电磁场存在的场合使用；3）当电能传输的方向确定时，系统体积比磁场耦合式CET 系统小；4 ）通常，声波耦合式CET 系统效率比电感性系统要低；然而，当发射器与接收器距离远大于它们的半径时，系统效率要比电感性系统高。
无接触电能传输研究现状
无接触电能传输技术的研究现状广义地说,无接触电能传输（Contactless Power Transfer,简称CPT)技术泛指一切借助某种载体实现无直接电气连接的电能传输技术.其中，“载体”包括激光、微波、RF无线电波、以及电磁场近场耦合等。
但是，由于目前研究最广泛的是基于电磁场近场耦合的CPT技术，因此狭义的CPT技术专指这种基于电磁感应原理，综合利用电力电子技术、磁场耦合技术及控制理论,实现用电设备以非电气接触方式从电网获取电能的技术。
CPT技术在不同的领域或者不同的研究团队有着不同的名称，如生物医电领域称为TET（Transcutaneous Energy Transmission)技术,在其他领域也称为WET（Wireless Energy Transfer）、CPS （Contactless Power Supply）、CLPS（Contactless Power Station）、IPT(Inductive Power Transfer）及ICPT(Inductively Coupled Power Transfer）等等，总而言之，所有这些不同的名字都指代着相同的东西，即通过电磁感应的基本原理实现电能无接触传输的技术，这里，我们统称为CPT技术。
美国麻省理工学院的Marin Soljacic教授等提出一种“Witricity”技术，基于磁共振原理实现较大距离的无线能量传输，2006年底他们展示了可实现2m 距离60W功率传输的演示系统，并在《Science》杂志上发表了其研究成果，引起了世界轰动。
它的原理是将发送端和接收端的线圈构成了一个磁场耦合共振系统,当发送端产生的振荡磁场频率和接收端的频率相同时，接收端就会产生共振，从而最大化地实现了能量的传输.这种无接触电能传输技术具有传输距离长、能量损耗较小,传输效率高，传输性能稳定等多方面的优点，因此这种技术吸引了大家更多的关注和研究。
锂电池无线充电系统设计
《电力电子技术 大作业》锂电池无线充电系统电路设计姓名：班级：学号：同组人：中国石油大学（华东）日期：2014年12月12日摘要无线充电器运用了一种新型的能量传输技术——无线供电技术。
该技术使充电器摆脱了线路的限制，实现电器和电源完全分离。
在安全性，灵活性等方面显示出比传统充电器更好的优势。
在如今科学技术飞速发展的今天，无线充电器显示出了广阔的发展前景。
本文设计了一种利用电磁感应原理实现的无线充电装置,重点论述了实现此装置系统的结构和磁耦合方案，及对无线电能传输系统的关键部件—耦合变压器的结构进行了详细分析。
关键词：无线充电技术；磁耦合；电磁感应；充电器；逆变整流AbstractWireless charger using a new kind of energy transmission technology, wireless technology. The limitation of the technology makes the charger out of line, electrical appliances and power supply complete separation. In security, flexibility, etc, shows a better advantage than traditional charger. In today's rapid development of science and technology today, wireless charger shows the broad prospects for development. This paper designs a wireless charging device using the electromagnetic induction principle implementation, mainly discusses the structure of this device system and magnetic coupling scheme, and the key components of radio transmission system, the structure of the coupling transformer are analyzed in detail.Key words:wireless charging technology;magnetic coupling;Electromagnetic induction;The Charger;Inverter rectifier目录第1章引言 (4)1.1课题设计的背景和意义 (4)1.2无线充电器在国内外的发展现状 (4)1.2.1国外发展及现状 (5)1.2.2国内发展及现状 (5)第2章无线充电系统主要原理分析 (5)2.1 无线充电技术的原理 (5)2.1.1电磁感应 (5)2.1.2感应电动势 (6)2.2无线供电技术的实现方式 (7)2.2.1近场耦合式 (7)2.2.2磁场共振式 (7)2.2.3微波辐射式 (8)2.3 无线充电电路模型 (8)2.4 耦合性能分析及功率补偿 (8)2.5 本章小结 (8)第3章无线充电系统设计 (9)3.1 电能发射模块电路设计 (9)3.1.1 整流滤波电路 (9)3.1.2 电压型全桥逆变电路 (10)3.1.3 信号检测与保护电路 (12)3.2 电能接收模块电路设计 (13)3.2.1 整流与稳压电路 (13)3.2.2 接收端锂电池充电电路 (14)3.3 控制电路设计 (14)3.4 本章小结 (15)第4章总结与展望 (16)参考文献 (17)第1章引言1.1课题设计的背景和意义现今几乎所有的电子设备，如手机，MP3和笔记本电脑等进行充电的方式主要是一端连接交流电源,另一端连接便携式电子设备充电电池的有线电能传输。
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第 29 卷第 1 期 2012 年 1 月
机电工程
Journal of Mechanical ＆ Electrical Engineering
Vol． 29 No． 1 Jan． 2012
无接触手机充电平台的设计
李 娟，郑美芬，张 宇，姚缨英*
（ 浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州 310027）
状，线圈内的部分空出。
此外，从磁场分布上而言，对于螺旋线圈，磁场最
强的部分在线圈中心，沿半径向线圈边沿逐步减弱； 而
对于集中线圈，磁场最强的部分在线圈边沿，沿半径向 线圈中心逐渐减弱。对于手机充电平台而言，接受磁 场信号的手机副边线圈是一个相对面积较小的线圈， 因此采用螺旋线圈的设计形式更有利于磁场信号的 接受。
为了使原边线圈上方磁场最大程度分布均匀，从 而使副边线圈在任意位置都能感应到近似相等的电 压，该系统在原副边线圈的设计上，使得原边线圈的电 感值比副边线圈大，这样可以使得副边线圈在较大的 范围内得到相对均匀的磁场，而且，也为多个负载同时 工作提供了可能。该系统所设计的原副边线圈如图 3 所示，相应线圈的参数如表 1 所示。
摘要：为了方便手机等小型电子设备的充电，讨论了无接触电能传输原理，采用了提高系统工作频率、电容补偿以及电路拓扑 3 种
手段，实现了对小型电子设备的稳定、高效充电。通过采用平面电感代替传统的带铁芯的松耦合变压器进行了电磁能量的传输，实
现了多负载工作。不仅完成了单部手机充电系统的制作，而且将该理论运用到充电平台的设计上。研究结果表明，通过对手机的
容值： Cs = 170 nF，Cp = 18. 22 nF。
平面电感是一种低外形尺寸的磁性元件，提供了
一种新的磁性元件的构造方法，这种磁性元件的线圈
通常是由印刷电路板的导线、相互间绝缘的铜带或者
多层板组成，具有如下优点： 由于绕线工作由 PCB 取
代，制造便于自动化； 降低了漏感； 通过减少导体厚度
1 系统的工作原理
充电平台样机由 4 大模块组成： 驱动模块、逆变模 块、平面电感松耦合感应模块、次级充电稳压模块，样 机系统的原理图如图 1 所示。
收稿日期：2011 － 08 － 05 作者简介：李 娟（ 1990 － ） ，女，河北廊坊人，主要从事电气工程及其自动化方面的研究． E-mail： lijuan0207@ hotmail. com 通信联系人：姚缨英，女，教授，博士生导师． E-mail： yaoyyzju@ 126. com
充电电压 U/V
充电电流 I / mA
充电功率 P/W
等效电阻 R/Ω
5. 0
550
2. 75
9. 1
本研究在副边整流桥后面采用 LM2576-ADJ 稳压 芯片进行充电稳压，LM2576-ADJ 的工作原理是一个 Buck 电路。
3 样机实验结果
补偿电容电压以及最终输出电压波形如图 4 所
图 5 多路负载实验波形
4 无接触手机充电平台的产品理念
无接触手机充电的设想除了要提供充电平台，还 需对手机进行一定的改造。平面电感的原边和控制电 路是制作在充电平台内的，副边和充电电路则是要结 合手机，对手机进行改造。首先将手机的背外壳内部 改造成平面电感，然后将充电电路做进手机的内部电 路。这样只要放到平台上就可以方便充电。
LI Juan，ZHENG Mei-fen，ZHANG Yu，YAO Ying-ying
（ College of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China）
Abstract： Aiming at charging mobile phone and other small electronic device，the contactless power transmission principle was discussed . Three measures were taken to achieve stable and high efficiency charging for small electronic equipment including improving the system working frequency，capacitance compensation and circuit topology . The planar inductor was used to be instead of the traditional belt core of the loosely coupled transformer in electromagnetic energy transmission to realize the multi-load operation. The results indicate that it not only completes a single mobile phone charging system，but also uses the theory on the charging platform design. Based on a simple modification of mobile phone，the results show that the charger can be omitted through non-contact charging，which is simple and convenient. Key words： contactless charging； planar inductor； charging platform； multiple loads
降低了集肤效应的影响； 该元件的散热效果较好； 固定
线圈结构使得磁性元件的重复性较好； 磁性元件的高
度下降。
充电平台样机系统设计的核心技术在于原、副边
平面电感线圈的设计。该系统单个线圈的设计采用螺
旋线圈形式，即导线呈螺旋形绕线并分布于整个线圈
表面，这是一种区别于集中线圈的设计方式。集中线
圈是指多匝线圈绕成半径相同的同心圆或者其他形
5 产品可靠性和安全性
图 4 补偿电容电压以及最终输出电压波形
示，因为： Ch2 和 Ch4 是两路触发波形，两路互补波形 之间存在 死 区 时 间 800 ns，对 于 工 作 于 高 频 状 态 的 MOSFET，完全可以满足其驱动的要求。Ch3 逆变输出 为一方波，单峰值为 24. 4 V，符合母线电压 24 V 情况 下的理论计算值。而由于补偿电容在选择数值时以谐 振为准则，从理论上而言，电容上的电压应该为一正弦 波，图中的 Ch2 与理论结果相符合。
第1 期
李 娟，等： 无接触手机充电平台的设计
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图 1 样机整体系统图
样机采用市电供电，通过适配器得到 24 V 直流母 线提供逆变电源，逆变桥由耐压较低、功率损耗较低的 MOSFET，即 IRF3205 组成。在图 1 所示的主电路中，
拓扑补偿电路的设计是相对核心的一个环节。在无接 触电能传 输 技 术 应 用 中，常 用 的 拓 扑 补 偿 电 路 有 4 种［8］： PSSS，PSSP，PPSS，PPSP，电路图如图 2 所示。
图 2 4 种拓扑补偿方式电路图
由于 PSSP 对原边的电压、电流应力要求相对较
低，不易受系统工作频率的影响，系统工作稳定，选用
该方式进行补偿。计算公式为：
Cs
=
1 ω2 Ls
（ 1）
CP
=
ω2 （ Lp
1 － M2 / Ls）
（ 2）
理论计算值： Cs = 163. 9 nF，Cp = 18. 3 nF； 实际电
简单改造，可以省去手机充电器实现无接触充电，简单便捷。
关键词：无接触充电； 平面电感； 充电平台； 多负载
中图分类号： TM45
文献标志码：A
文章编号：100பைடு நூலகம் － 4551（ 2012） 01 － 0090 － 04
Design of a contactless cellular phone charging platform
0引言
随着电子产品的普及与人们生产生活质量的提 高，电子产品随处可见。一些移动手提设备，也无法摆 脱电量不 足 时 需 要 固 定 充 电 终 端 的 不 便［1］。 本 研 究 主要以小功率的便携式产品的无接触充电器为基础进 行研究。手机无接触充电平台切合各个公共场所的实 际需求，为手机设置充足的供电设备，方便手机充电， 从而达到“人 们 无 需 随 身 携 带 笨 重 的 终 端 充 电 设 备， 负担昂贵的电缆费用”的目的［2-4］。目前，国内外都致 力于开发无线能量传输技术，取得了一定的成果［5-7］。 从当代科技发展的趋势来看，无线能量传输是一种符 合未来电子产品需求方向的，也必定会成为未来供电
图 3 模型示意图
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机电工程
第 29 卷
长度 / cm 宽度 / cm 自感 L / μH 互感 M / μH 耦合系数
表 1 平面电感参数
原边 15 5 143. 9 9. 2 0. 2
副边 15 5 15. 47
2 副边稳压充电电路
本研究用图 1 中所示的松耦合平面电感对手机进 行充电，RL 为锂电池充电时负载，以 5. 0 V /550 mA 为 设计指标，则 RL = 9. 1 Ω，手机充电模式下的参数如表 2 所示。
的主流方式的技术。 无线能量传输技术涉及电磁学领域、材料科学领
域、通信科学领域，通过将各门科学深入研究，有效地 集成并应用于能量传输领域，力图建立起低成本、高效 率、方便快捷的供电系统。本研究主要在电磁领域进 行效率的提高，主要通过提高系统的工作频率，利用补 偿电容和电路的拓扑来实现能量的高效率传输。