手机无线充电系统课程设计报告
手机无线充电器设计
手机无线充电器设计作者：李昌仕来源：《科教导刊·电子版》2015年第24期摘要本文提出一种基于无线传输技术的简易手机无线充电器的设计方案，以改善传统充电器容易造成手机USB接口损坏且使用麻烦的缺点。
该无线充电器的无线距离为3cm，若需更大距离，只需要增加线圈圈数并增加功放电路级数，以使发射线圈周围产生更强的交变磁场，以便接收线圈在更远的距离接收。
关键词无线传能无线充电电磁感应中图分类号：TN99 文献标识码：A如今智能手机盛行，其耗电量大，充电频繁。
传统手机充电器容易造成手机USB接口损坏并且十分麻烦。
而无线手机充电器避免了反复插接USB接口，使用方便、高档。
1原理简介利用电磁感应原理，当发射线圈通过交变电流时，在线圈周围会产生一个交变磁场，此时接收线圈中产生的感应电动势经整流、滤波、稳压后便可给手机充电。
针对该原理手机无线充电器主要由发送部分和接收部分组成，发送部分包含振荡电路、功放电路和发射线圈，接收部分包含接收线圈和整流滤波电路。
振荡电路产生电磁振荡，经功放电路进行功率放大，振荡信号（交变电流）通过发送线圈，在发送线圈周围便会产生交变磁场；接收线圈产生的感应电动势进行整流、滤波、稳压处理，然后即可对手机进行充电。
2 产品设计过程2.1框图设计手机无线充电器由电源电路、振荡电路、功放电路、发射线圈、接收线圈和整流滤波电路5 部分组成，系统框架如图1所示，最后给手机电池充电。
从无线电路传输的原理上看，电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播，要产生电磁波首先要有电磁振荡，电磁波的频率越高其向空间辐射能力的强度就越大，电磁振荡的频率至少要高于100KHZ，才有足够的电磁辐射。
2.2 振荡电路设计起初采用LC振荡电路，但振荡频率不够。
后采用 CMOS 电路六反相器 CD4069 的晶体振荡电路CD4069 构成的晶体振荡电路如图2所示用 CD4069 产生高频振荡比 LC 振荡电路的效果要好。
基于手机无线充电的设计
基于手机无线充电的设计作者：胡鹏志来源：《无线互联科技》2015年第07期摘要：该设计的原理就是通过电磁波传递电能。
用555单片机时基集成电路产生一个12kHz峰峰值为5V的方波，通过反相器整形，放大，最终放大成峰峰值为12V的方波。
最后，用三个反相器并联，驱动H桥，在H桥的输出端输出一个峰峰值为21.2v的方波。
然后，用H桥驱动发射线圈，将电能转换成电磁波发射出去。
接收线圈集成在手机里面，将手机放到底座上，两个线圈通过磁耦合就能传递能量。
接收线圈输出的交流信号通过整流桥整流，电容滤波，最后变成稳定的直流电压，这样就可以对手机进行无线充电了。
关键词：IAP15F2K61S2；H桥；12k方波1开发背景在今天这个追求高效的时代，我们使用的电子产品在向精致小巧，时尚便携的方向发展。
在日常生活中，便携设备（如手机，数码相机等）的体积也越来越小，同时许多问题也随之而来，比如，电池，不得不随着设备体积变小，但是小体积电池的储能也相应减少，只能维持基本的供应，免不了频繁为其充电，在充电中可能会遇到这样的问题：手机需要充电的时候数据线不在身边，充电手机型号不一样，数据线插头型号有时也不同，频繁的插拔数据线造成插头损坏等等。
这样我们不得不取出电池用“万能充”充电。
而且，没有备用电池还要承担漏接重要电话的风险！像iPhone一样内置电池的手机就是“万能充”也只能毫无作为。
无线充电设备彻底解决了这个问题，用户不必顾虑数据线不兼容，也不必担心充电时漏接电话，更不用重复这插拔数据线的繁琐而又磨损手机的动作，要做的只需要把手机放置充电座板上，无论什么型号的手机，只要使用该无线充电装置，就可以为电池充电，方便快捷。
同时，无线充电系统还能设定充电时间，这样就不必担心电池充电时间过长而损坏电池。
当手机离开充电基座时，发射线圈不发射电磁波，这样同时可以实现节能环保。
2功能与使用说明该设计是一个手机无线充电模拟装置。
按下电源开关，在1602液晶上会有一个开机界面。
手机万能充设计报告
手机万能充设计报告1.引言1.1 概述在当今社会，手机已经成为人们生活中不可或缺的重要物品。
随着手机功能的不断增加，充电需求也变得越来越大。
然而，市面上的充电器种类繁多，使用起来存在很多不便之处。
因此，为了解决这一问题，我们设计了手机万能充，它能够满足不同品牌、不同规格手机的充电需求，极大地方便了人们的生活。
本报告将对手机万能充的设计原理、功能和优势进行全面分析，以期为手机充电领域的发展提供新的思路和方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文分为引言、正文和结论三大部分。
引言部分概述了手机万能充设计报告的背景和重要性，介绍了文章结构和目的。
正文部分包括手机万能充的原理、功能和优势，对手机万能充的设计进行了深入的剖析和讨论，展示了技术和功能上的特点和优势。
结论部分总结了手机万能充的设计特点，并展望了未来发展的方向，最后以结束语结束全文。
1.3 目的目的是通过对手机万能充设计的分析和总结，深入了解手机万能充的原理、功能和优势，为手机充电领域的发展提供参考和指导。
同时，通过对未来发展的展望，为手机万能充的进一步改进和创新提供思路和方向。
最终旨在推动手机充电技术的不断进步，为用户提供更便捷、高效、安全的充电体验。
2.正文2.1 手机万能充的原理手机万能充的原理是利用电流的传输和转换技术，将不同的电源接口通过转换器转换成手机充电接口所需的电流和电压，从而实现对手机的快速充电。
手机万能充的原理基于电能转换的物理原理，通过电子元件和电路技术实现对不同电源的适配和充电输出，保障手机充电安全稳定。
手机万能充的原理主要包括电源识别、电压转换、温度控制等技术，通过智能控制电路实现对不同手机的充电需求的识别和满足，确保充电效率和安全性。
通过手机万能充的原理，可以实现对多种类型手机的充电需求，提高用户的充电体验，实现便捷高效的手机充电。
2.2 手机万能充的功能手机万能充具有多种功能，可以满足用户在不同场景下对手机充电的需求。
手机无线充电系统设计
第31卷第12期咸宁学院学报Vol．31，No．12 2011年12月Journal of Xianning University Dec．2011文章编号：1006－5342（2011）12－0066－02手机无线充电系统设计*李建华，陈水妹（龙岩学院物理与机电学院，福建龙岩364000）摘要：随着科技的不断发展，手机等通讯设备的种类不断增多，人类已经不再满足传统式的充电方式．这种方式的弊端就是循环使用充电设备会导致插头的损坏或者不牢固，产生漏电的危险．虽然现在已经出现了手机无线充电系统，但是还不够完善．本文通过对手机无线充电系统的剖析，让读者进一步的了解无线充电系统．关键词：无线；充电；剖析中图分类号：TN98文献标识码：A0引言早在上个世纪末期，手机无线充电设备就已经诞生了．当时，它以小巧便携等特点受到了很多年轻人的关注．但是当时的手机充电系统还是存在着很多弊端，例如传输距离短，难以让不同厂商出产的手机充电设备兼容等因素导致手机无线充电系统并没有广泛应用．据相关报道，2012年将对此进行全面的设计并争取普及．1手机无线充电的发展史自从两个世纪前的三十年代，迈克尔·法拉第在试验的过程中发现了随着周围磁场的变化就会产生电流．时隔六十年后，尼古拉·特斯拉以爱迪生助手的身份在光谱辐射研究时成功申请了一个专利．当时的科技非常落后，所以最终以效率低且存在危险而放弃．又经过了一个世纪的滞后，香港城市大学电子工程学系许树源教授对手机无线充电系统又做出了贡献，但是此充电系统必须让手机和充电器相接触．2007年初，美国麻省理工学院的马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）带领一些学生对无线充电又登上了一个更大的台阶，他们在两米以外成功通过无线电流点亮了一盏家用灯泡．最近，英国一家公司根据电磁感应发明了一种新型无线充电器，它看上去就像一块塑料鼠标垫，将手机等放在垫上就能充电，并且可以同时给多个手机设备充电．2手机无线充电的特点手机无线充电最大的优点就是不需要手机连线进行充电，它是利用磁共振在手机无线充电器和手机之间通过空气进行充电，手机与充电器相感应，那么线圈就会与电容器在手机充电器和手机之间形成磁共振．同时，无线充电可以节省空间，只要进入到无线充电器的覆盖区域就会进行自动充电．在未来的发展中，还可以发展为通过电脑对手机芯片的控制来进行充电，预计每秒中充电的电量是现在的一百五十倍．所以，这一系统可以在未来得到广泛应用［1］．从根本上说，虽然这一系统对处在充电场的人生命没有危害的，其中的原因是电量是可以控制在同一频率的共振中的线圈进行传输．但对于这种新型的无线充电技术，很多人还会产生担忧，就像几年前对Wi－Fi和手机天线杆不放心一样．现阶段的手机无线充电技术只是刚刚的开始，并没有成熟的技术与先例．我们面临的缺点主要有距离短、功率小、效率差等因素．并且假如一些无安全保证的手机电池进入充电区可能会导致火灾意外，所以从最初出现无线充电设备到现在还没有成熟的技术．新设计的无线充电系统想要达到目标，那么解决效率与安全的问题势在必行．3手机无线充电的实现方式3．1电磁感应对于手机无线充电方式来说，最重要的方法之一就是通过电磁感应原理．只有在两个共振频率相同的物体之间才能有效地传输能量，而不同频率物体之间的信号是非常弱甚至是没有的，无线充电技术中的电磁感应正是利用了这个原理．它是在初级和次级线圈中产生感应电流，然后将能量从无线充电设备传输的手机电池当中．具体来说，就是放在变化磁通量中的导体，会产生电动势．也就是说只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，那么在闭合电路中就会产生感应电流．电磁感应不近揭示了电与磁之间的关系，还为电与磁之间的相互转化奠定了基础［2］．3．2无线电波相对于电磁感应来说，无线电波是一种比较成熟的无线充电方式，无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波．利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上．它是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，用户只需要将充电设备放在一个“平板”上即可进行充电．通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的．3．3电磁共振电磁共振技术正处于发展阶段，但是也可实现无线充电功能．当振荡电路为非理想状态而有电阻时，电阻发热，成为阻尼振荡；当振荡电路中有外加的周期性电动势作用时，将成为受迫振荡；当外加电动势的频率与电路自由振荡的固有频率ω相同时，振幅达最大值，叫电磁共振．2008*收稿日期：2011－10－10年，英特尔公司的工程师们共同研究，曾以该项技术作为基础，在距电源一米多远的地方让一个60瓦的灯泡发光，其中传输效率也保持在了百分之七十五．手机研究者的下一个目标将是利用无线方式对经过改装的手机进行充电．不过，要想实现这一目标并不是那么简单的，还需要同时解决好电磁场干扰电脑其它元器件正常工作的问题［3］．4无线充电器原理与结构现阶段无线充电系统主要采用的是电磁感应原理，即通过线圈进行能量耦合实现能量的传递．充电系统的结构如图1所示，系统工作状态时输入端将交流电经全桥整流电路变换成直流电．图1无线充电系统结构图2发射电路。
基于电磁感应原理的手机无线充电技术设计应用
基于电磁感应原理的手机无线充电技术设计应用一、本文概述随着科技的飞速发展和人们生活节奏的加快，手机作为日常生活中不可或缺的通讯和娱乐工具，其电池续航能力和充电效率成为了消费者日益关注的焦点。
传统的有线充电方式虽然在一定程度上满足了充电需求，但其带来的插拔不便、线缆混乱等问题也日益凸显。
因此，基于电磁感应原理的手机无线充电技术应运而生，以其高效、便捷的特性，逐渐成为了手机充电技术的新趋势。
本文旨在探讨基于电磁感应原理的手机无线充电技术的设计与应用。
我们将简要介绍电磁感应的基本原理及其在无线充电技术中的应用。
我们将详细分析手机无线充电系统的基本架构和关键技术，包括发射器与接收器的设计、功率传输与控制策略等。
在此基础上，我们将探讨无线充电技术在手机领域的应用现状和未来发展趋势。
我们将对无线充电技术面临的挑战和解决方案进行讨论，以期为该领域的研究者和开发者提供有益的参考和启示。
通过本文的阐述，我们期望能够增进对手机无线充电技术的理解和认识，推动其在实际应用中的普及和优化，为人们的日常生活带来更多便利和乐趣。
二、电磁感应原理及其在手机无线充电中的应用电磁感应原理是无线充电技术的核心理论基础。
简而言之，电磁感应是指当一个导体回路中的磁通量发生变化时，会在该回路中产生感应电动势，从而驱动电流的产生。
这一原理最早由迈克尔·法拉第在19世纪初发现，并被广泛应用于电机、发电机以及各类电磁设备中。
在手机无线充电领域，电磁感应原理的应用主要体现在两个方面：无线充电发射器和接收器。
无线充电发射器通常包含一个或多个线圈，通过交流电（AC）驱动产生变化的磁场。
手机内置的接收器同样是一个线圈，当它与发射器的磁场对准时，线圈中就会产生感应电流。
这个感应电流随后被用来为手机电池充电。
无线充电的效率、速度和距离主要受到几个因素的影响，包括发射器和接收器线圈的大小、形状和位置，以及它们之间的磁场耦合效率。
为了提高充电效率，现代无线充电系统通常采用高频交流电（如MHz级别）来驱动发射器线圈，同时利用磁场共振技术来提高磁场耦合效率。
无线充电设备的设计与实现
无线充电设备的设计与实现随着科技的不断进步，无线充电技术逐渐成为我们生活中的一项重要技术。
无线充电设备的设计与实现是解决电子设备充电需求的关键。
本文将从无线充电技术的原理、设备设计与实现等方面进行探讨。
首先，我们来了解无线充电技术的原理。
无线充电是一种通过电磁感应或者电磁辐射的方式将能量传递到需要充电的设备中的技术。
它主要通过两个部分进行实现，即无线发射器和无线接收器。
无线发射器将电能转换为电磁能，并通过电磁感应或者辐射将能量传递到无线接收器中。
无线接收器接收到电磁能，并将其转换为电能用于充电。
这种技术的优势在于摆脱了传统充电器的束缚，不需要连接电源线，提供了更为便利的充电方式。
接下来，我们探讨无线充电设备的设计与实现。
无线充电设备的设计主要包括无线发射器和无线接收器的设计。
无线发射器通常由发射线圈、电源和电子控制器组成。
发射线圈是将电能转换为电磁能的核心部件。
它通常采用铜线绕制成线圈，然后通过电源来为线圈提供工作电流。
电子控制器用于控制发射器的工作状态，包括开关、功率调节、频率调节等。
无线接收器与发射器类似，也由接收线圈、电源和电子控制器组成。
接收线圈负责接收发射器传输过来的电磁能，并将其转换为电能用于充电，电源为接收器提供工作电流，电子控制器控制接收器的工作状态。
此外，为了提高充电效率，可以采用谐振充电技术。
谐振充电技术可以通过调整发射器和接收器的谐振频率，使得能量的传输效率更高。
随着无线充电技术的不断发展，无线充电设备的实现也越来越多样化。
目前市场上已经有了许多无线充电设备，如无线充电手机支架、无线充电汽车垫等。
无线充电手机支架是一种可以将手机固定在支架上并同时进行充电的设备。
它通常由无线发射器和支架组成，用户只需将手机放置在支架上，就可以实现充电。
无线充电汽车垫是一种可以在汽车内部进行充电的设备。
它通过无线发射器将电能传输到汽车垫上的无线接收器，从而实现对电动汽车的充电。
除了以上的设备实现方式，还有一些新兴的无线充电技术在不同领域进行应用。
无线充电系统的研究与设计
无线充电系统的研究与设计一、本文概述随着科技的快速发展，无线充电技术以其便利性、高效性和环保性，正逐渐改变着我们的生活方式。
无线充电系统作为实现无线充电的关键技术，其研究与设计对于推动无线充电技术的广泛应用具有重要意义。
本文旨在对无线充电系统的研究与设计进行深入探讨，以期为相关领域的研究者和从业人员提供有益的参考。
本文将首先介绍无线充电系统的基本原理和分类，分析各种无线充电技术的优缺点及其适用场景。
随后，将重点探讨无线充电系统的关键技术，包括无线充电效率的提升、充电安全性的保障、系统兼容性的增强等方面。
在此基础上，本文将介绍一种基于电磁感应原理的无线充电系统设计，详细阐述其电路结构、功率控制、能量传输等关键环节的实现方法。
本文还将对无线充电系统的实际应用和发展趋势进行展望，分析其在移动设备、电动汽车、智能家居等领域的应用前景，以及面临的挑战和机遇。
通过本文的研究，希望能够为无线充电系统的设计与优化提供理论支持和实践指导，推动无线充电技术的快速发展和广泛应用。
二、无线充电技术原理无线充电技术，又称为非接触式电能传输，是一种通过电磁场或磁场实现电能无线传输的技术。
其基本原理主要基于电磁感应、磁场共振或无线电波传输等原理。
无线充电技术的实现，无需物理接触，既提高了使用的便捷性，也避免了物理接口可能带来的磨损和接触不良等问题。
电磁感应原理是无线充电技术中最为常见的一种。
其基本原理类似于变压器的工作原理，通过发送端和接收端之间的磁场耦合实现电能的无线传输。
发送端通常是一个带有交流电（AC）的线圈，产生变化的磁场，而接收端则是一个线圈，用来捕获这个磁场并转换成电流（DC）。
这种方式的充电距离通常较短，但传输效率较高。
磁场共振原理则是一种较新的无线充电技术。
发送端和接收端的线圈在相同的频率下发生共振，使得磁场能量在两者之间传输。
这种方式可以实现中等距离的无线充电，且传输效率也较高。
无线电波传输原理则是通过发送端将电能转化为无线电波，接收端再将无线电波转化回电能。
手机无线充电解决方案
手机无线充电解决方案
《手机无线充电解决方案》
手机无线充电技术作为一种方便实用的充电方式，近年来已经逐渐成为了手机行业的一大趋势。
传统的有线充电方式可能会让人感到束手束脚，而无线充电则能够让用户摆脱这一纠缠，轻松便捷地给手机充电。
无线充电技术通过电磁感应原理，将电能传输给手机电池，实现手机的充电。
这种技术不仅能够省去用户接触插座和插拔数据线的麻烦，同时还能避免插拔数据线长期使用导致的插口磨损问题，有效延长了手机的使用寿命。
而且，无线充电技术还使得手机的外观更加简洁美观，不再被长长的数据线所束缚。
目前市场上已经出现了多种手机无线充电解决方案，其中最常见的是无线充电器和无线充电宝。
无线充电器一般采用电磁感应技术，用户只需将手机放置在充电器上即可实现充电。
而无线充电宝则是将无线充电器和移动电源结合在一起，用户可以在任何地方随时使用充电宝给手机充电。
此外，还有一些手机厂商在手机设计中就已经内置了无线充电功能，使得用户不需要外接任何设备，即可享受到无线充电的便利。
尽管手机无线充电技术已经有了较大的发展，但是在充电效率、充电距离以及成本等方面还存在一定的挑战。
但随着科技的不断进步，相信这些问题也会逐渐得到解决，使得手机无线充电
技术能够更好地满足用户的需求。
总的来说，手机无线充电技术的出现无疑是给手机用户带来了更便捷、更优质的充电体验。
随着技术的不断发展，相信手机无线充电技术会成为未来的主流充电模式，为用户创造更加无忧无虑的充电环境。
大学无线充电课程设计
大学无线充电课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握无线充电的基本原理，包括电磁感应、磁共振和无线能量传输技术。
2. 学生能够了解无线充电技术在现代生活中的应用及其优势。
3. 学生能够掌握无线充电系统中关键参数的计算与设计方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析和解决无线充电系统中的实际问题。
2. 学生能够设计简单的无线充电装置，并进行性能评估。
3. 学生能够运用相关软件和工具进行无线充电系统的仿真与优化。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到无线充电技术在我国科技发展中的重要性，增强科技创新意识。
2. 学生能够关注无线充电技术的最新发展动态，培养持续学习的习惯。
3. 学生能够具备良好的团队合作精神，积极参与讨论和交流，提高沟通表达能力。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在帮助学生掌握无线充电技术的基本原理和应用，提高学生的实践能力和创新意识。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对无线充电技术有一定了解，但缺乏深入研究和实践。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生参与课堂讨论和实践活动，提高学生的自主学习能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事相关领域工作或继续深造打下基础。
二、教学内容1. 无线充电基本原理- 电磁感应原理- 磁共振原理- 无线能量传输技术2. 无线充电技术应用- 生活场景中的应用案例- 行业发展现状与趋势3. 无线充电系统设计- 关键参数计算- 发射与接收电路设计- 磁场分布与优化4. 无线充电性能评估- 效率与功率损耗分析- 安全性与可靠性评估- 系统稳定性分析5. 无线充电仿真与优化- 相关软件与工具介绍- 仿真模型建立与验证- 参数优化方法与应用6. 实践与创新- 设计并搭建简单无线充电装置- 性能测试与数据分析- 创新设计思路与方法教学内容安排与进度：1. 第1-2周：无线充电基本原理2. 第3-4周：无线充电技术应用3. 第5-6周：无线充电系统设计4. 第7-8周：无线充电性能评估5. 第9-10周：无线充电仿真与优化6. 第11-12周：实践与创新教材章节关联：1. 无线充电基本原理：教材第1章2. 无线充电技术应用：教材第2章3. 无线充电系统设计：教材第3章4. 无线充电性能评估：教材第4章5. 无线充电仿真与优化：教材第5章6. 实践与创新：教材第6章三、教学方法1. 讲授法：针对无线充电基本原理、关键技术和应用场景等内容，采用讲授法进行系统讲解，使学生掌握基本概念和理论知识。
无线充电系统设计方案
电源招聘专家无线充电系统设计方案无线充电是指具有电池的装置透过无线感应的方式取得电力而进行充电，其方便性可以让消费者愿意支付额外的费用购买无线充电相关产品；因为有商机才会有厂商愿意投入相关产品开发，目前可以知道非常多知名品牌厂商已经将无线充电这个功能列入新一代的产品的规格之一。
由于这产技术相当新颖且各厂商有自己对技术的表述，所以无线充电、感应式电力、非接触充电、无接点充电都是泛指相同的技术，距离1mm到数公尺都是一样是无线，供电端与受电端交互作用就称感应，所以无线充电是广义的名词没有一定的规格。
原理简单·实作困难无线充电的方法在实验阶段有开发出很多方法，但目前唯一有机会量产商品化为线圈感应式。
线圈感应式的原理很简单，是百年前就被发现物理现象，但过去长久以来这样的线圈感应只运用在绕线式的变压器中。
早期就有人发现将绕线式的变压器的将“E”型铁心绕线后对向紧贴后接上市电就可以感应传电，但距离略为分开后感应效果就消失，这是因为在市电60Hz下，电磁波传递会随着距离增加能量快速衰退。
在现今的应用中，由于装置本身需要有外壳包装，发射端加上接收端的外壳厚度至少从3mm 起算，早期电动牙刷产品开发时就发现当距离拉开后需要将线圈上的操作频率提高才能让电力能传送的更远；在电磁波中有一个特性，就是频率越高的电磁波可以传送比较长的距离后能量衰减较低。
后来rfid应用开始发展，主要就规划的三个频段LF低频(125~135KHz)、HF高频(13.56MHz)、UHF超高频(860~960MHz)可以使用，而这些频段也造就了目前无线电力系统在设计之初频率采用的参考点。
早在10年前电动牙刷的无线充电就已经上市，当时的传送功率小、充电时间长，在现在的智能手持装置的耗电状况来看，当时的充电能量不敷使用所以10年来还无法实用化。
但这几年来发展出新的技术可用较高的“共振”接收效率运作方式，由于这个技术较新所以各界的说法很多，但都是有一个很重要的特性，就是接收线圈上都会有配置电容来构成一个具有频率特性的接收天线，在特定的频率下可以得到较大的功率移转。
手机近距离无线充电系统设计及仿真
第３６卷第２期２０２０年６月沧州师范学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．３６，Ｎｏ．２Ｊｕｎ．２０２０手机近距离无线充电系统设计及仿真梁永峰，李 正，宋翔宇（沧州师范学院机械与电气工程学院，河北沧州０６１００１）摘 要：无线电力传输是随着生活的需要而发展起来的一项新技术，可以有效减少有线充电的不便性．设计了一种手机近距离无线充电系统，利用松耦合变压器将市电通过整流滤波输出相应的直流电，通过高频逆变产生高频交变电流，再经过耦合变压器的作用使线圈周围产生不断变化的磁场，经过空气气隙在另一个线圈中产生感应电动势，从而实现电能无线传输．经仿真验证，系统的输出功率与手机充电的额定功率基本相同，有着较高的传输效率，证明了系统的可行性．关键词：无线电能传输；电磁感应；松耦合变压器中图分类号：ＴＭ１５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５ ２９１０（２０２０）０２ ００４３ ０４伴随着科学技术的发展，手机已不仅仅是一种简单的通讯工具，而是逐渐成为了人们工作、学习、生活以及娱乐中不可或缺的重要组成部分．然而，手机功能不断丰富的同时也消耗了大量的电能．传统的手机有线充电方式有着许多的弊端，比如手机充电线破损存在的触电安全隐患以及长期插拔会对手机充电口造成损坏等［１ ３］．本文旨在设计一种手机无线充电系统，克服传统充电方式的弊端，提供一种简洁、便利的手机充电方式，提高日常生活的安全性和便利性．１ 总体设计方案根据电磁感应方式原理设计近距离无线充电电路，通过原副线圈之间的间隙进行能量的耦合以及能量的传输．在传输的过程中存在着电磁辐射与能量损耗，如果在相对近的距离内，传输效率可以维持在一个较高的水平［４］．手机无线充电系统基本流程如图１所示．当电路工作时，利用产生的振荡作用使电路发出一个脉冲频率，再通过逆变电路传给变压器的原边，即发射圈．这样就使得发射线圈周围产生磁场，当其与接收线圈距离较近时，就能够产生相应的感应电流，经过整流和滤波电路，最终得到所需要的充电电压和电流［５ ６］．当发射线圈与接收线圈距离控制在一定范围以内时，可以实现近距离无线充电功能．图１ 系统总体框架图２ 控制系统设计由于发射端和接收端之间进行的是无接触式连接，为了更加稳定地进行电能传输、减小误差，本设计采收稿日期：２０２０ ０４ ０２作者简介：梁永峰（１９９０ ），男，河北张家口人，沧州师范学院机械与电气工程学院教师，研究方向：电磁感应．用控制系统对其加以稳定．系统将变压器的副边感应线圈输出信号反馈到发射端进行控制调节，基本实现电压的稳定输出控制，然后再采用脉冲宽度调制技术（ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）来实现反馈控制［７］．由于最终的目标是要输出５Ｖ的电压，因此用５Ｖ的标准电压与系统输出的电压进行比较，根据二者的差值和偏离的方向得到误差传给比例－积分－微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ，ＰＩＤ）控制器，以提高或降低电量，随后再将输出信号传送给滞环比较器模块，进而控制反激电路．ＰＩＤ系统的核心之处莫过于参数的计算与调试，在基本流程确定之后，参数便是这个系统运行的关键，其输入犲（狋）与输出犝（狋）的关系为：犝（狋）＝（犲（狋）＋１／（犜犻∫犲（狋）ｄ（狋））＋犜犱 ｄ犲（狋）／ｄ狋）（１）传递函数为：犌（狊）＝犝（狊）／犈（狊）＝犽狆（１＋（１／犜犻 狊）＋犜犱 狊（２）其中，犽狆为比例系数；犜犻为积分时间常数；犜犱为微分时间常数．经典ＰＩＤ对于非线性时变系统的动态响应特性差，ＫＰ、ＫＩ和ＫＤ参数无法在线自整定，难以满足系统对变化工况的性能要求．设计采用反向传播（ｂａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ＢＰ）神经网络，利用其自学习特性实现对ＰＩＤ参数自适应整定，从而改善系统静态特性和动态特性．犝犽＝犝（犽－１）＋犽狆［犲（犽）－犲（犽－１）］＋犜犻犲（犽）＋犜犱［犲（犽）－２犲（犽－１）＋犲（犽－２）］（３）其中，犝（犽）为第犽个采样点系统输入量，犲（犽）是第犽个采样点电压设定值和电流实际值之差．为了减小设计中ＰＩＤ闭环调节的误差，采用通过控制输出端，再将其反馈给输入端的方法实现输出跟随整定．３ 充电距离与传输效率的关系充电距离的大小是影响耦合系数的重要因素，而耦合系数是直接反应无线电能传输的性能指标，因此对充电距离与传输效率关系的研究就显得尤为重要．根据电磁场定律，当有一个稳定的恒定直流电通过导体时，导体外产生的磁感应强度犅、导体半径狉、距离犾之间的关系如下：犅＝狌０４π∫犐ｄ犾×狉狉３（４）对于线圈外任意一点，电流元在此点产生的磁感应强度为：ｄ犅＝狌０４π犐ｄ犾狉３（５）又因为：＝犕×犐（６）＝犛ｄ犅（７）犽＝犕犔１犔槡２（８）根据以上公式可得：犽∝犚狉３（９）其中，犅为磁感应强度，狉为导体半径，犕为互感系数，犚为绕线线圈的半径，犐为流过线圈的电流大小，犽为耦合系数．由此可知，耦合系数犽正比于犚／狉３，所以应增大绕线线圈的半径．另外，两线圈之间的距离也应该尽可能减小，从而提高电能的传输效率．４ 仿真验证分析将输入的交流电整流成固定值，通过反激变换电路调整成想要的输出电压，然后通过耦合变压器传递给接收端．将此电压值与设定值进行比较，精细调节输出最终的电压，图２为ＰＩＤ的输出给定信号［８］．图２ 输出给定信号波形在发射端，考虑到松耦合变压器的线圈结构影响，为了提高系统的传输效率，采用注入高频的交流电的方法，这种方法可以减小装置体积与重量．高频电流波形如图３所示．图３ 变压器原边输入高频电流波形从图３的波形可以看出，输出电压和输出电流近似于５Ｖ，１Ａ，那么可以算出整个系统的输出功率大约为５Ｗ．由于输入功率的计算是基于交流的输入，但是此时电流还不是正弦，所以在仿真时需要转换成等效的平均功率，系统的输入功率如图４所示．在仿真中加电压、电流传感器，然后用ＬＯＷＰＡＳＳＦＩＬＥＴＥＲ过滤可得到如图５的输出功率，随之得出传输效率，如图６所示．图４ 输入功率图５ 输出功率图６ 输出效率５ 小结设计了一种手机近距离无线充电系统，经ＭＡＴＬＡＢ仿真验证表明，系统输出功率与手机实际充电的功率基本一致，而且传输效率较高，可以满足近距离对手机进行充电的要求．实际中基于电磁感应的无线充电电路的传输距离可达５０ｍｍ，要想使传输性能稳定良好，则充电距离是越近越好．参考文献：［１］ 马钲．无线电能传输关键问题研究及应用［Ｄ］．天津：天津理工大学，２０１７．［２］ 孔杰．具有反馈调节功能的电动汽车无线充电关键技术研究［Ｄ］．南京：南京航空航天大学，２０１３．［３］ 唐曼玲，包桦楠，何清，等．手机无线充电技术综述［Ｊ］．电子世界，２０１８，（８）：９１ ９３．［４］ 任志山，黄春耀．可无线充电的锂电池矿灯设计［Ｊ］．工矿自动化，２０１７，（１２）：７６ ８１．［５］ 陈培东．耦合谐振式非接触电能传输电路结构与传输机理的研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２０１２．［６］ 罗陶．智能无线充电器［Ｊ］．电子世界，２０１２，（４）：２４ ２６．［７］ 梁佰祥．车载“动中通”卫星通信地球站伺服控制系统的研究与设计［Ｄ］．南京：南京邮电大学，２０１２．［８］ 熊承龙，沈兵，赵宁．基于电磁感应的无线充电技术传输效率的仿真研究［Ｊ］．电子器件，２０１４，（１）：１３１ １３３．犇犲狊犻犵狀犪狀犱犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犕狅犫犻犾犲犘犺狅狀犲犛犺狅狉狋 狉犪狀犵犲犠犻狉犲犾犲狊狊犆犺犪狉犵犻狀犵犛狔狊狋犲犿ＬＩＡＮＧＹｏｎｇ ｆｅｎｇ，ＬＩＺｈｅｎｇ，ＳＯＮＧＸｉａｎｇ ｙｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃａｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｂｅｉ０６１００１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｌｉｆｅ，ｗｈｉｃｈｅｆ ｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｗｉｒｅｄｃｈａｒｇｉｎｇ．Ｉｎｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｌｏｏｓｅｃｏｕｐｌｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｔｒａｎｓｍｉｔｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｆｉｌｔｅｒ，（下转第５９页）４ 结语通过Ｂｕｃｋ变换器闭环输出电压可以看出，所设计的闭环系统的性能较为良好．首先，系统稳态误差小，输出电压能满足１％的电压纹波的要求．第二，系统的超调量较小，避免了由于过大的超调量导致的输出过电压，从而使电路中的电容不会由于电压过大而烧坏．第三，系统的上升时间较快，在电源电压和负载有突变时能够快速恢复平衡状态，调节时间较小，表明该系统的响应速度较快．参考文献：［１］ 杨泽轩，郑建立．基于ＭＡＴＬＡＢ的ＢＵＣＫ电路设计与ＰＩＤ闭环仿真［Ｊ］．信息技术，２０１５，（１０）：１６３ １６６．［２］ 赵治月．基于ＰＩＤ算法的电加热炉温度控制系统设计［Ｊ］．沧州师范学院学报，２０１６，３２（１）：５９ ６３．［３］ 高本友，张卫平，张晓强．基于Ｂｕｃｋ电路的双闭环控制系统设计的仿真研究［Ｊ］．电子世界，２０１７，（３）：１２５ １２７．［４］ 孙路，陆亭华，赵继敏．ＢＵＣＫ变换器状态空间平均法建模与闭环仿真［Ｊ］．电气自动化，２０１４，３６（４）：１ ３．［５］ 孟武胜，赵晨光．基于Ｍａｔｌａｂ的ＢＵＣＫ变换器的建模与仿真［Ｊ］．机械与电子，２００９，（３）：７９ ８１．［６］ 隋妍，尹磊．基于超前 滞后校正的Ｂｕｃｋ变换器设计［Ｊ］．数字技术与应用，２０１２，（５）：１３３ １３４．［７］ 孟卓．基于ＭＡＴＬＡＢ的Ｂｕｃｋ变换器补偿网络仿真研究［Ｊ］．国外电子测量技术，２０１９，３８（７）：５６ ６０．［８］ 吕庆永，黄世震，林伟．Ｂｕｃｋ变换器在ＳＩＭＵＬＩＮＫ下的建模仿真［Ｊ］．通信电源技术，２００８，（６）：１ ３．犕犃犜犔犃犅犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀犆狅狀狋狉狅犾狅犳犅狌犮犽犆狅狀狏犲狉狋犲狉ＭＥＮＧＤｅ ｙｕｅ１，ＭＡＹｏｎｇ ｚｈｅｎｇ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃａｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｂｅｉ０６１００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＨｅｎａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙＳａｎｍｅｎｘｉａＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｓａｎｍｅｎｘｉａ，Ｈｅｎａｎ４７２０００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂｕｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｓｉｍｐｌｅｉｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｏｆｏｐｅｎ ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｉｓｅａｓｉｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｌｏａｄａｎｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｖｏｌｔａｇｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅａｓｉｌｙｌｅａｄｔｏｕｎｓｔａｂｌｅｏｕｔｐｕｔ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ：ｗｉｔｈｌｅａｄ 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近场无线充电前端课程设计
近场无线充电前端课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握近场无线充电的基本原理，包括电磁感应、磁共振和电场耦合等关键概念。
2. 学生能够描述近场无线充电技术在生活中的应用场景，了解不同无线充电技术的优缺点。
3. 学生能够解释近场无线充电系统中各主要组件的功能和相互关系，如发射器、接收器和能量转换器。
技能目标：1. 学生能够运用所学的理论知识，设计简单的近场无线充电系统电路图，并进行模拟测试。
2. 学生能够运用数学和物理知识分析无线充电过程中的能量传输效率，提出优化方案。
3. 学生通过小组合作，能够完成一个小型的近场无线充电项目的设计、搭建和测试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对无线充电技术及其在未来社会发展中的重要作用的认识，激发对科学技术的兴趣和热情。
2. 培养学生团队协作精神，学会在集体中相互尊重、支持，共同完成任务。
3. 培养学生面对技术挑战时的探究精神和创新意识，勇于尝试，不断优化解决方案。
课程性质分析：本课程属于信息技术与物理学科的交叉领域，注重理论知识与实践技能的结合，强调学生的动手操作能力和问题解决能力。
学生特点分析：考虑到学生所在年级的特点，课程设计将结合学生的认知水平和兴趣点，通过案例分析、实验操作等多元化教学手段，提高学生的学习积极性。
教学要求：课程要求学生在掌握基础知识的基础上，能够将理论与实践相结合，具备一定的创新能力和实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述设定的具体学习成果。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材相关章节，组织以下教学内容：1. 近场无线充电原理：- 电磁感应原理及其在无线充电中的应用。
- 磁共振原理及其在无线充电系统中的作用。
- 电场耦合原理及其在无线充电技术中的应用。
2. 无线充电技术及其应用：- 无线充电技术的分类、特点及其适用场景。
- 近场无线充电在智能手机、电动汽车等领域的应用案例。
3. 近场无线充电系统组成：- 发射器、接收器、能量转换器等主要组件的工作原理和功能。
基于无线充电技术的智能手机充电器设计与实现
基于无线充电技术的智能手机充电器设计与实现1.介绍随着科技的飞速发展，无线充电技术在智能手机充电领域的研究与应用日益受到关注。
本文主要针对无线充电技术进行深入探讨，设计并实现一款基于该技术的智能手机充电器，旨在提升用户的充电体验，使之更为便捷。
2.无线充电技术的背景和原理2.1无线充电技术的发展历程无线充电技术作为一种绿色、环保的充电方式，自20世纪初以来，已经经历了百余年的发展。
从最初的无线电能传输实验，到无线电充电、电磁感应式无线充电，再到现在的磁耦合共振无线充电，无线充电技术不断发展，为智能手机等电子设备的充电提供了新的可能。
2.2无线充电技术的原理和工作方式无线充电技术原理主要基于电磁感应和磁共振原理。
充电底座与手机充电器通过磁共振实现能量传输，从而为手机电池充电。
充电过程中，发射端和接收端通过调整磁场来实现高效能量传递。
2.3目前存在的问题和挑战尽管无线充电技术取得了显著进展，但仍存在一些问题和挑战，如充电效率、充电距离、充电安全性等方面的限制。
此外，不同厂商之间的无线充电标准不统一，也给无线充电技术的推广带来了困难。
3.智能手机充电器设计要求与方案选择3.1设计要求分析与总结在设计基于无线充电技术的智能手机充电器时，需要考虑充电效率、充电安全性、用户体验等多方面因素。
通过对市场需求和用户需求的分析，总结出关键设计要求。
3.2方案选择与比较针对设计要求，本文选取了多种方案进行比较，包括不同类型的无线充电技术、充电底座形状和材质等。
通过对比分析，选定了最适合的方案进行后续设计与实现。
4.智能手机充电器硬件设计与实现4.1具体硬件组成部分介绍充电器硬件部分主要包括发射端和接收端。
发射端负责将电能转化为磁场能量，接收端则负责将磁场能量转化为电能，为手机电池充电。
4.1.1发射端设计与实现发射端设计主要包括磁共振单元、控制电路、电源模块等部分。
通过合理布局和选型，实现高效、稳定的磁场能量传输。
手机无线充电系统课程设计报告
国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告设计题目：手机无线充电系统学院：电信学院专业：自动化（信号）学生姓名：李一芒学号：12301126任课教师：佟毅2015 年04 月20 日目录1 设计任务要求 (4)2 设计方案及论证 (6)2.1 任务分析 (6)2.2 方案比较 (10)3 制作及调试过程 (22)3.1 制作与调试流程 (22)3.2 遇到的问题与解决方法 (25)4 系统测试 (26)4.1 测试方法 (26)4.2 测试数据 (27)5 系统使用说明 (30)5.1 系统外观及接口说明 (30)5.2 系统操作使用说明 (32)6 总结 (32)6.1 本人所做工作 (32)6.2 收获与体会 (32)7 参考文献 (33)1.设计任务要求（1）制作一个输入直流电压12V，输出为3.6V手机电池充电（充满电压为4.2V）的无线充电系统。
（2）发射器与接收器之间采用电感线圈耦合方式进行无线能量传输。
（3）发射器采用12V直流单电源供电，接收器供电只能来自耦合线圈。
（4）接收器考虑给手机电池充电，输出电压变换范围0~4.2V，500mA恒流充电。
充电特性如下图所示。
1.基本部分（50分）（1）接收器工作指示（20分）要求：接受器接收到能量后用发光二极管指示。
测试方法：发射器采用12V直流供电。
接收线圈靠近发射线圈时（距离和角度不限），观察接收器工作指示灯是否点亮。
（2）接收器恒压功能（20分）要求：当接收器不接负载时输出电压为4.2V±0.1V。
测试方法：发射器采用12V直流供电。
在接收器不接任何负载条件下，当接收线圈靠近发射线圈并固定不动时（距离和角度不限），测量接收器输出电压是否为4.2V±0.1V。
轻微移动接收线圈时，测量该电压应保持在4.2V±0.1V范围内。
（3）接收器恒流功能（10分）要求：接收器带负载条件下，当输出电压在0~4VDC变化时输出电流稳定在10mA或大于10mA（当满足发挥部分时，可直接得分），要求恒流误差小于5mA（两线圈距离和角度不限）。
手机无线充电系统设计_毕业论文
手机无线充电系统设计目录内容摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)第一章绪论 (2)1.1 手机无线充电系统的概述 (2)1.2 手机无线充电系统的特点 (3)1.3 手机无线充电系统的目前状况 (4)第二章手机无线充电的分类 (5)2.1 电磁感应充电 (5)2.2 无线电波充电 (5)2.3 电磁共振充电 (6)第三章手机无线充电系统原理与结构 (7)3.1 手机无线充电系统原理 (7)3.2 手机无线充电系统设计 (9)第四章手机无线充电系统的展望 (14)4.1 手机无线充电系统标准化 (14)4.2 手机无线充电系统的未来市场 (15)结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (19)内容摘要：随着现在科学技术的不断进步，手机等通讯设备的功能越来越多。
但是每款手机都有一款与之匹配的充电器。
这样既会因为循环使用导致插头的损坏或者不牢固，产生漏电的危险，还会浪费资源，增加产品的成本，不环保，给人们的生活带来很多不便。
虽然目前手机无线充电系统已经上市，但是有很多不足之处。
基于此，本论文通过对手机无线充电系统的分析与展望，让读者对手机无线充电系统的了解更进一步。
关键词：手机无线；充电系统；分析；展望。
Abstract：With the continuous advancement of science and technology, mobile phones and other communication devices more and more powerful.But every phone has a matching charger. So not only because of recycled lead to damage to the plug or not securely, resulting in the risk of leakage, but also a waste of resources to increase the cost of the product, environmental damage, caused much inconvenience to people's lives. Although wireless charging system for mobile phones already on the market, but there are a lot of inadequacies. Based on this, the paper by phone wireless charging system analysis and Prospects readers phone wireless charging system further.Keywords: Mobile wireless; charging system; analysis; outlook.第一章绪论1.1 手机无线充电系统的概述1.1.1引言随着社会的不断发展和信息化的加快，随时随地保持沟通交流对人们来说越来越重要，同时对移动通信设备的质量和服务要求也越来越高。
无线型手机充电器设计
无线型手机充电器设计学位论文诚信声明书本人郑重声明：所呈交的学位论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究（设计）工作及取得的研究（设计）成果。
除了文中加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究（设计）成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。
与我一同工作的同志对本研究（设计）所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。
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学位论文（设计）作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：在校期间所做论文（设计）工作的知识产权属西安科技大学所有。
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保密论文待解密后适用本声明。
学位论文（设计）作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：无线型手机充电器设计专业：自动化本科生：曹添成（签名）指导教师：王媛彬（签名）摘要进入21世纪以来，随着智能手机功能越来越多，屏幕也越来越大，耗电量也就越来越大，手机充电的频率也就越来越高。
数据线频繁插拔让人在充电过程中不胜其烦，不仅如此，频繁插拔容易引起充电接口损坏，因此，需要更加便捷的手机充电方式。
无线充电是依靠磁场耦合原理将供电端电能传给电池从而实现对手机的充电，这是一种新的充电方式，克服传统有线手机充电方式的弊端，可以让充电更加的方便。
本文对手机无线充电的原理、电路、磁场耦合进行研究，设计了一种基于磁场耦合谐振无线型手机充电器。
本文研究的主要工作有：阐述用555定时器和初级耦合线圈组成谐振电路，分析手机无线充电的需求，提出系统的主要的设计要求；设计手机无线充电的主电路与谐振电路，选择控制芯片的型号，并阐述手机无线充电的控制方法与流程；提高手机无线充电的可靠性，本设计采用无线手机充电的方式是电磁感应，系统有两部分组成发射部分与接收部分。
手机无线充电系统的设计与实现
手机无线充电系统的设计与实现何芹;张佳斌;戴丽洁;虞致国;顾晓峰【摘要】设计了一种基于半桥式逆变技术和磁感应耦合技术的无线充电系统，整个系统由电源模块、整流滤波模块、高频逆变模块及分离式变压器4部分组成。
采用多个初级线圈并联的方式为多个手机类负载同时供电，并通过分离式变压器线圈的优化设计提高了系统性能。
测试结果表明该系统克服了采用单个初级线圈充电区域不足、各个设备充电效率低的缺点，减弱了待充电设备间的相互干扰，使其充电效率相当且都能获得基本恒定的电压，具有能量传输效果好、安全方便、成本低、适用范围广等优势。
%A wireless charging system has been designed and implemented based on the half-bridge inverter technology and the magnetic induction coupling technology. The system is mainly consisted of four parts, including the power module, the rectifier filter module, the high frequency inverter module and the isolation transformer. By using multiple primary coils in parallel, the system can provide electricity for multiple mobile phones in the same time. The system performance is also improved by optimizing the coils of the isolation transformer. Testing results indicate that the designed system can overcome the shortcomings of similar charging systems using a single primary coil, such as insufficient charging area and low charging efficiency. The interference among different equipments to be charged can be reduced. The charging efficiency and voltage are almost equivalent for multiple electronic loads. The high electric energy transfer efficiency, the good safety and the low cost make this wireless charging system suitable for various applications.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】4页(P44-47)【关键词】无线供电;电磁感应;线圈;半桥式电路;分离式变压器【作者】何芹;张佳斌;戴丽洁;虞致国;顾晓峰【作者单位】轻工过程先进控制教育部重点实验室，江南大学电子工程系，江苏无锡214122;轻工过程先进控制教育部重点实验室，江南大学电子工程系，江苏无锡214122;无锡市航道管理处，江苏无锡214031;轻工过程先进控制教育部重点实验室，江南大学电子工程系，江苏无锡214122;轻工过程先进控制教育部重点实验室，江南大学电子工程系，江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TN981 引言随着电子技术的快速发展，手机、数码相机、平板电脑等越来越多的消费类电子产品进入到人们的生活和工作中。
手机无线充电技术报告
Qi系统概述
Qi型电感式无线充电系统的结构图。该发送器由一个AC/DC功 率转换、驱动器、发射线圈、电压电流检测和控制器组成。接收机 由一个接收线圈、整流、电压调节和控制器组成。系统负载可以是 任何电池供电设备，例如：一部手机。
电磁感应方式原理
内刊 • --
系统框图
市 电 降压整流
高频方波
高频逆变
555定时器分析
TLC555和NE555的功能是基本相同的，但是TLC555性能指标要优越些， NE555的工作电源电压范围是4.5~16V，工作温度范围是0~70℃，功耗最大到 1000mW，而TLC555的工作电源电压范围是2~18V，工作温度范围是-45~85℃， 功耗最不到1mW。 封装： DIP-8 由555定时器构成的多谐振荡器电路可产生高频方波驱动功率开关器 其典型电路如下： 充电时间
LC并联回路分析
谐振角频率和频率可化简为：
0
f0 1
1 LC
189KHz
2 LC
发生谐振时 电路的总阻抗最大，电流 最小，可用作选频器和振荡器， 将高频方波中的正弦波成份筛 选出来供线圈的互感效应
PCB图展示
发射底座线路的PCB图 ，尤其要注意两 可变电阻、LM7815、IRF1的管脚
底座（发射端）
原边线圈
副边线圈
整流滤波
电源芯片
手机（接收端）
电池充电
原理图分析 行政、后勤管理
整流成直流 反向耐压较高
制度推进
高频逆变 方波变正弦
滤波电容
线性直流稳压芯片 Buck降压电路
整流 反向耐压较低
线性直流稳压芯片
555 多 谐 振 荡 器
滤波电容 产生 高频 方波 功率开关器 功率管驱动电路 滤波 电池充电
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国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告设计题目：手机无线充电系统目录1设计任务要求 (2)2 设计方案及论证 (4)2.1 任务分析 (4)2.2 方案比较 (7)3 制作及调试过程 (17)3.1 制作与调试流程 (17)3.2 遇到的问题与解决方法 (20)4 系统测试 (21)4.1 测试方法 (21)4.2 测试数据 (22)5 系统使用说明 (24)5.1 系统外观及接口说明 (24)5.2 系统操作使用说明 (26)6 总结 (26)6.1 本人所做工作 (26)6.2 收获与体会 (27)7 参考文献 (27)1.设计任务要求（1）制作一个输入直流电压12V，输出为3.6V手机电池充电（充满电压为4.2V）的无线充电系统。
（2）发射器与接收器之间采用电感线圈耦合方式进行无线能量传输。
（3）发射器采用12V直流单电源供电，接收器供电只能来自耦合线圈。
（4）接收器考虑给手机电池充电，输出电压变换围0~4.2V，500mA恒流充电。
充电特性如下图所示。
1.基本部分（50分）（1）接收器工作指示（20分）要求：接受器接收到能量后用发光二极管指示。
测试方法：发射器采用 12V直流供电。
接收线圈靠近发射线圈时（距离和角度不限），观察接收器工作指示灯是否点亮。
（2）接收器恒压功能（20分）要求：当接收器不接负载时输出电压为 4.2V±0.1V。
测试方法：发射器采用 12V直流供电。
在接收器不接任何负载条件下，当接收线圈靠近发射线圈并固定不动时（距离和角度不限），测量接收器输出电压是否为 4.2V±0.1V。
轻微移动接收线圈时，测量该电压应保持在 4.2V±0.1V围。
（3）接收器恒流功能（10分）要求：接收器带负载条件下，当输出电压在 0~4VDC变化时输出电流稳定在10mA或大于10mA（当满足发挥部分时，可直接得分），要求恒流误差小于 5mA（两线圈距离和角度不限）。
测试方法：发射器采用 12V直流供电。
当接收线圈靠近发射器线圈时（距离和角度不限），测量恒流值是否大于10mA及是否满足恒流误差要求。
2.发挥部分（50分）（1）充电指示（20分）要求：当接收器给负载充电时，充电指示灯亮；充满后，充满指示灯亮。
测试方法：发射器采用 12V直流供电。
当接收器线圈靠近发射器线圈时（距离和角度不限），测量恒流充电阶段充电指示灯是否点亮；测量当恒流充电电流减小后充满指示灯是否点亮。
（2）扩大充电电流（30分）要求：尽可能提高恒流充电电流。
测试方法：当接收器线圈靠近发射器线圈时（距离和角度不限），测量所能达到的最大恒流指标，要求恒流误差小于 5mA，充满后输出电压为 4.1~4.2VDC（按下图计算得分）。
2 设计方案及论证2.1 任务分析1.发射模块：由振荡信号发生器和并联谐振功率放大器两部分组成； （1）功能和指标要求：1）：发射器采用12V 直流单电源供电，产生一定频率变化的电流； 2）：发射器与接收器之间采用电感线圈耦合方式进行无线能量传输；接收器感应到的变化的电流应满足一定的数值，以驱动充电电路正常工作。
（2）理论实现方法：利用将变化的电流转化成变化的磁场，通过并联谐振的方式，在接收端产生感应电流来实现能量的传输，但此方式有很大的能量衰耗，即接收端感应得到的能量并不大，所以需要在发射端采用功率放大电路提高功率，使得接收端感应产生的变化的电流达到满足要求一定数值；1):振荡信号发生器电路：采用NE555芯片构成振荡频率在一定围可以调节的信号发生器，为功放电路提供激励信号；频率CR R f )2(43.1211+=；V12+2): 并联谐振功率放大器电路：由功率放大器电路和LC 并联谐振回路构成。
采用LC 并联谐振电路满足发射器与接收器之间通过电感线圈耦合方式进行无线能量传输，频率11221C L f π=且需要满足21f f = ：当功率放大器的并联谐振回路的谐振频率2f 与振荡信号发生器的频率1f 相同时，并联谐振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。
当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，有最好的能量传输效果，即满足2233221其中,C L f f f π==发射端与接收端的谐振回路由于场效应管功率放大具有激励功率小，输出功率大，功耗低等特性，所以采用场效应管构成的功率放大电路来提高发射端的输出频率；2.接收模块：由并联谐振电路、整流及滤波电路、恒流电路、稳压电路和充电指示灯电路五部分组成；（1）功能和指标要求：1）：通过感应产生满足一定数值要求的感应电流；2）：将感应过来的交流电转化成直流电，接收器工作指示灯点亮。
；3）：恒流：接收器带负载条件下，当输出电压在0~4VDC 变化时输出电流稳定在大于500mA ，要求恒流误差小于 5mA （两线圈距离和角度不限）。
4）：稳压：当接收器不接负载时输出电压为 4.2V ±0.1V 。
5）：当接收器给负载充电时，充电指示灯亮；充满后，充满指示灯亮。
（2）理论实现方法：利用将变化的磁场转化成变化的电流，通过并联谐振回路的方式，当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，有最好的能量传输效果，在接收端产生感应电流； 通过单相桥式整流电路将交流电转化成直流电，再通过电容滤波电路进行滤波，去除交流分量，并利用产生的直流电压驱动发光二极管，实现接收器工作指示灯的点亮；利用LM317芯片进行恒流和稳压的实现；通过LM324电压比较器，将负载端的电压与充电的稳压值进行比较，实现充电指示灯和充满指示灯的点亮；1）:并联谐振电路：与发射端的并联谐振电路构成谐振回路，当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，有最好的能量传输效果，即满足：2231123221,21其中,C L f C L f f f ππ===发射端与接收端的谐振回路 2）：整流及滤波电路：对交流电压变成直流电压，滤波电容在滤去交流分量，得到稳定的直流电压；由于二极管的单向导电性将交流电压变换成直流电压，但这部分直流电压仍含有很大的交流分量，再通过滤波电容的充放电过程，除去交流分量，得到平稳的直流分量；选择的二极管所能承受的最大电压要大于22U ，所能承受的电流要大于回路里面电路；电容充放电过程：C 越大， R L 越大， τ放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。
3）：恒流电路：利用LM317芯片实现；4）：稳压电路：利用LM317芯片实现；5）：充电指示灯电路：利用TL431提供基准电压，再利用LM324构成电压比较器在输出端点亮发光二极管，其中发光二极管串联一个电阻用来限制电流过大；2.2 方案比较一、设计方案一发射电路：发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成；由NE555构成振荡出一定频率的信号发生器，为功放电路提供激励信号；功率放大器由场效应管IRF840构成，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；接收电路:1）：由并联谐振电路与发射端的并联谐振电路构成并联谐振回路，当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；2）：产生的交流电压经过整流及滤波电路转换成直流电压,电源工作的发光二极管指示灯并联在滤波电容的两端，指示电源工作；3）：该直流电压驱动LM317芯片构成的恒流电路工作，保证了负载的恒流充电；4）：TL431构成稳压电路，提供负载充电的稳压值并接到由一片LM324构成的电压比较器的同相端，而反相端接R2采样电阻的电压，这部分作为反馈电路，已达到负载充电时的稳压条件，反馈电路的工作原理：若充电负载两端电压小于稳压值时，由于反相端电压小于同相端的电压，电压比较器输出高电平，由于二极管导通时其两端电压恒定，所以R2端电压跟随电压比较器的输出电压而变大，直至R2端电压等于稳压值；若充电负载两端电压大于稳压值，由于反相端电压大于同相端的电压，电压比较器输出低电平，由于二极管导通时其两端电压恒定，所以R2端电压跟随电压比较器的输出电压而变小，直至R2端电压等于稳压值，由此，通过采样电阻R2的电压反馈，使得充电负载两端的电压恒定不变，已达到稳压的目的；5）：TL431构成稳压电路，提供负载充电的稳压值并接到由一片LM324构成的电压比较器的同相端，而反相端接充电负载的电压，当负载充电时，由于反相端的电压小于同相端的电压，所以LM324构成的电压比较器输出高电平，点亮充电指示灯，当负载充满电后，由于反相端的电压不小于同相端的电压，电压比较器的输出电压发生跳变，熄灭充电指示灯；6）：TL431构成稳压电路，提供负载充电的稳压值并接到由一片LM324构成的电压比较器的反相端，而同相端接充电负载的电压，当负载充电时，由于同相端的电压小于反相端的电压，所以LM324构成的电压比较器输出低电平，充满电指示灯不会亮，当负载充满电后，由于同相端的电压不小于反相端的电压，电压比较器的输出电压发生跳变，点亮充满电指示灯；二、设计方案二发射电路：由NE555构成振荡出一定频率的信号发生器，为功放电路提供激励信号；功率放大器由乙类互补推挽功率放大电路和场效应管构成功率放大电路组成，乙类互补推挽功率放大电路对一定频率的信号进行小功率放大后，再用小功率激励场效应管构成的大功率放大电路工作；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；接收电路：1）：由并联谐振电路与发射端的并联谐振电路构成并联谐振回路，当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；2）：产生的交流电压经过整流及滤波电路转换成直流电压并驱动电源指示灯工作；3）：由两片LM317芯片构成了恒流稳压功能的充电电路；4）：TL431作为辅助电源，给两片LM324构成的电压比较器提供基准电压，两个电压比较器驱动充电指示灯和充满电指示灯工作；三、两种方案进行比较：1）：发射电路：方案一的发射电路直接由场效应管IRF840进行功率发大，但由于场效应管栅极所加信号是一定频率的信号，所以仅在半个周期对信号有功率放大作用，可能不够驱动充电电路恒流500mA以上的效果，所以第二种方案的发射电路采用乙类互补推挽功率放大电路将完整周期的信号先进行小功率放大，再利用小功率激励场效应管放大电路，在信号的完整周期里面输出大功率，使得功率放大的效果更好；2）：接收电路：方案一由LM317构成的恒流电路实现恒流并采用了LM324构成的电压比较器，通过对采样电阻的电压反馈实现稳压，但是由于电压比较器反相和同相两端电压相差较小时，会有一定的误差产生，使实现的稳压有微小的变化，而方案二是由两片LM317构成的恒流稳压电路实现恒流稳压功能，不同于前一种方案通过电压比较器反馈电压实现稳压，它没有电压比较器带来的微小误差，稳压效果相对更好一些；所以由以上比较，我们组采用了第二种方案。