手機無線充電器的設計

于思博

摘要：本文對NE555D芯片電路進行設計，由無線供電系統和無線接收系統組成。無線供電系統由系統模塊，功率放大以及無線發射模塊組成。無線接收系統由感應線圈接收模塊，充電檢測模塊和智能斷電模塊組成。從而達到無線接收發電能的目的。

[關鍵詞]電磁感應無線供電信號傳輸

在我們的日常生活中，時常會遇到筆記本電腦、智能手機等電量不足急需沖電的問題，由于隨身攜帶的充電器不能及時找到充電電源，導致手機充電很麻煩。但是目前出現了無線充電設備，很有效的解決了這個問題。無線充電的應用范圍很廣：

（1）它可以改變電子產品充電接口不兼容的情況。

（2）在物聯網時代，作為無線拓撲網絡，各種傳感器的充電問題和遠程視頻監控，同樣離不開無線充電技術。

（3）在醫療設備上，可以為植入人身體的電子器件進行充電。

（4）現代化城市建設中，交通燈的無線充電設備，節約了布線問題。

（5）這項技術同時可以提高設備的安全性，比如電和水相遇的危險問題也會很大程度得到改善，室外的充電設備是安全的最大問題。

1設計方案

電磁感應方式充電是廣大用戶和開發者最歡迎的充電方式，它的工作原理就是是利用了電磁感應原理進行無線充電的，和隔空變壓的方式很像。Philips公司的的無線電動牙刷就是類似產品。在Send端和Receive端各有一個用銅線纏繞的線圈，接收端線圈通過發送端的感應電磁信號，從而產生電流供給用電設備。而發送端線圈連接有線電源從而產生電磁信號，其中，電流會流過線圈而產生磁場，其他未通電的線圈靠近該磁場會產生電流。無線充電就應用了這種電磁感應的應用。

2硬件設計

無線充電系統是在電磁感應原理的基礎上，靠著兩個隔空接觸的耦合線圈，從而達到了電能的傳輸。由于接收線圈之間存在較大的不足，電能會漏掉，所以不能忽略，可以將電路等效為如圖1所示。其中由發射端線圈以及接收線圈兩部分構成。

2.1穩壓電路模塊

穩壓電路是串聯的直流穩壓電路。它具有以下功能：濾波，整流和變壓功能，穩壓器部分一般有四個環節，取樣電路，基準電壓，調節環節和比較放大器。當電網電壓或負載變動引起輸出電壓Vo變化時，取樣電路將輸出電壓Vo的一部分饋送回比較放大器與基準電壓進行比較，產生的誤差電壓經放大后去控制調整管的基準電流，自動地改變調整管的集一射極間電壓，補償Vo的變化，從而維持輸出電壓基本不變。

2.2高頻功率放大及無線發射模塊

利用NE555D芯片，將芯片產生的36.7KHZ高頻脈沖功率放大，通過纏繞的銅線圈發射出去。

2.3感應線圈接收模塊

當接收線圈靠近發射線圈時，就會產生感應電流，經過整流和穩壓之后，不同的電壓對應不同的穩壓二極管，最后經過三極管放大電流之后提供到不同電子產品中。由于耦合線圈所感應產生的交變電流頻率非常高，不能使用普通二極管構成的橋式全波整流電路，并用大電容進行濾波，便可得到較為理想的直流電，通過穩壓裝置，可以直接給相應的電子設備供電。

3總電路圖

整個電路的輸入電壓為220V的交流電，輸入的電壓進入到一個穩壓電源，隨后就會變成5V的直流電。5V的直流電經過NE555D主控后產生一個58.9K的高低電平（經過測試，效率最高的頻率就是在58.9K）。隨后經過功率放大及無線發射模塊，IRFP460功率放大，使發射線圈產生磁場，當發射線線圈接收到磁場時，就會產生感應電流，經過穩壓和整流系統，最后得到適合充電的5V電壓和電流。無線接收系統中，通過感應線圈接收模塊接收電能，然后通過充電檢測模塊，判斷是否需要進行充電。最后是智能斷電模塊，當檢測到手機等設備充電結束時，可以實現自動斷電功能。

4結論

無線充電（利用電磁感應式）在當今市場十分受歡迎，目前最廣泛的移動便攜式領域除外，還在工業控制，醫療領域中，也發揮著特別大的作用，有著很光明的前景。將來，可把無線供電模塊植入辦公桌，書桌，床頭柜，沙發等任何地方，同時，手機，電腦等任何電子設備中植入無線接收模塊，而達到這些設備，隨時方便快捷的充電，我們會告別數據線的時代，迎來無線的時代。

參考文獻

[1]翟淵，孫躍，戴欣，蘇玉剛，王智慧.磁共振模式無線電能傳輸系統建模分析[J].中國電機工程學報，2012-4-25，32（12）：155-160.

[2]張獻，楊慶新，陳海燕，李陽，張欣，金亮，電磁耦合諧振式傳能系統的頻率分裂特性研究[J].中國電機工程學報，2012-3-25，32（09）：167-172.

[3]朱春波，于春來，毛銀花，陳清泉。磁共振無線能量傳輸系統損耗分析[J].電工技術學報，2012-4，27（04）：13-17.

[4]譚林林，黃學良，黃輝，鄒玉煒，李慧.基于頻率控制的磁耦合共振式無線電力傳輸系統傳輸效率優化控制[J].中國科學，2011，41（07）：913-919.