電磁感應式無線充電設備設計研究

李海兵

摘 要：電磁感應式無線充電設備是現階段無線充電研究的主要內容，也是現階段我國無線充電研究較為成熟的組成部分。對其研究能夠輔助其更好的發展，讓其能夠為人們的生活提供更多的便利。本文將從電磁感應式無線電充電設備研究的背景與意義、無線充電研究現狀、無線充電設備電路設計三個方面展開研究與討論。

關鍵詞：電磁感應;無線充電;研究分析

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）09-0122-02

0引言

伴隨著時代的發展，人們在生活中對于電子產品的依賴性更加的高。而現階段，有線充電設備在實際應用的過程中由于環境限制、安全隱患等多種原因導致電子產品在實際應用過程中的應用質量并不高。而無線充電則是現階段充電技術的主要研究方向之一，其的高效使用能夠在極大程度上為人們的生活提供便利，促進社會更好的發展。

1研究的背景與意義

現今社會是一個電子化發展的社會，電子產品充斥于人們的生活中，給人們的生活帶來了極大的便利。而點子產品的工作離不開電能的支持，現階段，電子產品供能方式主要分成接觸式充電與非接觸式充電，即有線供電以及無線供電兩種。接觸式供電方式是現今社會發展過程中主流供電方式，其技術發展較為成熟，且擁有較高的充電效率。然而，其在應用的過程中也存在一些不足，嚴重影響其應用質量。其存在的不足主要表現在以下幾個方面。

（1）接觸式充電對于充電的環境有較大的要求，在高溫以及高濕的環境下使用會造成較大的安全隱患。

（2）充電線會伴隨著使用時間的增長而產生損壞，可能會造成其無法正常的投入使用，嚴重的情況下，甚至會造成火災隱患。

（3）設備問題，不同的廠家在進行無線電充電的過程中由于自身技術原因所使用的接口不一樣，造成用戶需要專門配備線充設備。

（4）在現今電子化的社會中，電子產品在人們的生活中十分的常見，而不同的電子產品有針對性的充電工具，家中大量電子產品意味著大量的充電設備，空間占用較大。

針對于接觸式充電的實際應用情況，相關研究人員提出非接觸式充電以解決接觸式充電在實際應用過程中存在的問題。無線充電這種非接觸性充電在實際應用的過程中有以下幾個方面的優勢。

（1）便捷性高。無線充電的便捷性主要表現在兩點，第一點，無線充電在實際應用的過程中其避免了接口不適應問題，能夠對多種點子產品進行充電。無線電充電在實際應用的過程中可實現一對多充電，其應用更經濟。

（2）安全性高。相比于一般的線充而言，無線充電在使用的過程中密封性好，不需要使用電聯，降低漏電或者電火花產生的幾率[1]。

（3）美觀性強。相比于一般的線充而言，無線充電在使用的過程中整體形象簡約，且部分無線充電可根據人們的實際需要設置響應的圖案。

2無線充電研究現狀

伴隨著時代的發展，無線充電也在不斷的進行發展與完善，我國現階段在無線充電中的研究主要表現在四個部分，下文將針對這四個部分的研究成果進行簡單的敘述。

（1）電磁感應式研究是現階段我國無線充電研究中發展最為成熟的部分。這種方式在實際應用的過程中主要是利用法拉第電磁感應原理進行充電，其電路結構簡單，成本較低，但其在實際應用的過程中由于自身磁場伴隨著空間距離的增長而減弱，其對于距離的要求較高，需要在近距離進行充電。

（2）點磁共振式研究。點磁共振式充電在實際應用的過程中與電磁感應式十分的相似，而相比于電磁感應式，其在實際應用的過程中可以在更大的范圍內進行使用。

（3）無線電波式研究。無線電波式在進行充電的過程中其所使用的方式與WIFI類似，其在充電的過程中主要分成微波源、發射天線、接收天線三個部分。無線電波式充電的應用范圍更加的廣泛，而其在實際應用的過程中電能傳輸效率低仍是現階段急需解決的問題。

（4）電場耦合式研究。電場耦合無線充電相比于其他的無線充電方式而言，其具有以下三點優勢。第一點，其對外形的要求十分的低，可以整合的任何的產品中。第二點，充電位置十分的自由，可以在水平方向的任何地點進行移動充電[2]。第三點，部分充電設備在實際應用的過程中會因為高溫造成安全隱患，而這種無線充電方式在應用的過程中電極溫度變化較小，有效避免由于高溫而造成的各種安全隱患。

這四種無線充電是現階段無線充電的主要研究方向，而電磁感應式充電是現階段應用最為廣泛，且已經大量投入到人們生活中的無線充電方式，本文主要是針對其進行研究與分析。

3無線充電設備系統電路設計

無線充電設備系統電路在設計的過程中主要進行六個部分的設計，這六個部分分別為方波信號發生線路設計分析、功率放大電路設計分析、耦合線圈設計分析、整流電路設計分析、濾波線路設計分析、電源產生電路設計分析。下文將針對于這六個部分分別進行敘述。

3.1方波信號發生線路設計分析

防波信號的產生多是依靠兩種方式。第一種方式為利用振蕩器以及設備的外圍線路來產生方波，第二種方式為利用由于產生防波信號的芯片以及設備的外圍電路產生方波。在實際應用的過程中試驗人員需要根據自身試驗的實際情況合理的選擇方波的產生方式。而設備在產生方波信號后，信號傳遞給后級驅動電路。在進行方波線路設計中，需要根據設計的實際需求選擇線路設計方案。如，在進行設計的過程中需要方波的信號頻率更加的準確、穩定，則可以選擇單片機與外圍線路結合這種信號穩定，正確的電路設計方案。

3.2功率放大電路設計分析

公路放大電路在設計的過程中其設計的核心內容為公路放大器，其在實際應用過程中是提升方波信號能夠更好地驅動諧振線圈。

3.3耦合線圈設計分析

耦合線圈是無線充電設備中的重要組成部分，其在使用的過程中能夠產生相應的磁場，并能夠從磁場中獲得能量，可以在一定程度上說，耦合線圈的質量決定無線充電設備的應用質量。現階段，耦合線圈的形狀較為豐富，如正方形的耦合線圈、圓形的耦合線圈，三角形的耦合線圈等等[3]。其中圓形的耦合線圈的耦合系數是最高的，方形的次之，三角形的最低。相關人員在進行耦合線圈設計的過程中需要根據實際需求，合理的進行線圈的選擇工作。

3.4整流電路設計分析

整流電路在設計的過程中常用的方式有橋式整流電路、半波整流電路全波整流電路三種，而設計人員在進行選擇的過程中需要根據自身的實際需求進行選擇。如半波整流電路在實際應用的過程中其對于信號的利用率較低，而在實際生活中，其多數情況下被應用于高電壓、小電流的場合中，以及其在使用的過程中輸出電壓為輸入電壓的0.45倍。全波整流電路在實際應用的過程中，操作較為麻煩，需要在電路的線圈中插入抽頭，以及其在使用的過程中輸出電壓為輸入電壓的0.9倍。而橋式整流電路是現階段應用最為廣泛的整流電路。其對于信號的利用率是最高的，以及相比于其他兩種線路而言，橋式整流電路在實際應用的過程中能夠承受更大的電壓，其在使用的過程中輸出電壓為輸入電壓的0.9倍。

3.5濾波線路設計分析

濾波電路在實際應用的過程中常用的有五種，而這五種多應用的場合有一定的區別。電容濾波電路在實際應用的過程中電路簡單，其輸出特性也較為一般，適用于較小的場合中，在使用的時候，為減少其電壓脈動成分，常常會與一大一小兩個電容并聯使用;同感濾波電路在使用的過程中能夠通過自感效應保證電流的穩定性，在使用的過程中能夠獲得較為平滑的直流電，多被應用于較大電流負載的場合中;LC型復式濾波電路，在使用過程中有電感L以及電容C所組成，通過電感以及電容濾波得到一個較為平滑的直流電。這種方式在實際應用的過程中有著非常好的濾波效果;LC-π型復式濾波電路，這種電路是對上一個電路的改進版本，其在使用的額過程中電壓脈動會更小，而其濾波效果也更加強大;RC-π型復式濾波電路，這種電路在實際應用的過程中與LC-π型復式濾波電路的結構相似，其在使用的過程中利用電阻代替LC-π型復式濾波電路中的電感，其在應用的過程中能夠較為有效的降低負載，較為適合負載電流較小輸出電壓脈動較低的場合。

3.6電源產生電路設計分析

電源產生電路在實際應用的過程中需要為整個系統提供相應的直流電源，而在實際應用的過程中整個電子電路所需要的直流電源多是抵押直流電。故而在對其進行設計的過程中需要將220V交流電轉化成低壓的交流電后，利用整流電路轉化成直流電，在利用濾波電路對其中的交流成分進行過濾后，得到所需直流電。故而，電源產生線路在實際應用的過程中包含交流變壓電路、整流電路、濾波電路以及直流變壓電路四個部分。

4結語

無線充電是現階段充電研究的重點方向，而其也必將在人們的生活中發揮更大的作用，無線充電在未來的發展過程中必將朝著傳輸距離更長，傳輸效率更高，外形更加便捷的方向發展。無線充電在未來的發展過程中能夠在以下幾個領域發揮更大的作用與優勢。（1）智能穿戴市場。伴隨著智能化的不斷發展，智能可穿戴產品將會更多的出現在人們的生活中，其對于無線充電功能的要求更加迫切。（2）智能家居行業。智能家居是現階段我國發展的重要方向，且其在人們的生活中發揮著極大的作用，為方便人們的生活以及保證智能家居的應用體驗，無線充電研究必不可少。（3）電動汽車市場，伴隨著人們對于環保的重視程度提升，以及傳統能源緊缺問題，電動汽車成為發展的重要方向，而無線充電將在極大程度上提升電動汽車充電的質量與效率。（4）醫療機械市場。為心臟起搏器、人工耳蝸等進行無線充電，避免手術發生二次意外。

參考文獻

[1] 田小松，楊華，蔡先運，等.基于電磁感應式的無線充電傳輸系統設計與仿真[J].電子技術應用，2020，46（4）：53-56+60.

[2] 鄧垚光，何高翔，陳泳林，等.基于電磁感應的無線充電接收電路設計[J].電子測試，2020（1）：95-96.

[3] 畢建忠，葉天國.無線充電技術原理及應用淺析[J].電腦知識與技術，2019，15（27）：219-220.