电磁感应式无线充电设备设计研究

李海兵

摘 要：电磁感应式无线充电设备是现阶段无线充电研究的主要内容，也是现阶段我国无线充电研究较为成熟的组成部分。对其研究能够辅助其更好的发展，让其能够为人们的生活提供更多的便利。本文将从电磁感应式无线电充电设备研究的背景与意义、无线充电研究现状、无线充电设备电路设计三个方面展开研究与讨论。

关键词：电磁感应;无线充电;研究分析

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）09-0122-02

0引言

伴随着时代的发展，人们在生活中对于电子产品的依赖性更加的高。而现阶段，有线充电设备在实际应用的过程中由于环境限制、安全隐患等多种原因导致电子产品在实际应用过程中的应用质量并不高。而无线充电则是现阶段充电技术的主要研究方向之一，其的高效使用能够在极大程度上为人们的生活提供便利，促进社会更好的发展。

1研究的背景与意义

现今社会是一个电子化发展的社会，电子产品充斥于人们的生活中，给人们的生活带来了极大的便利。而点子产品的工作离不开电能的支持，现阶段，电子产品供能方式主要分成接触式充电与非接触式充电，即有线供电以及无线供电两种。接触式供电方式是现今社会发展过程中主流供电方式，其技术发展较为成熟，且拥有较高的充电效率。然而，其在应用的过程中也存在一些不足，严重影响其应用质量。其存在的不足主要表现在以下几个方面。

（1）接触式充电对于充电的环境有较大的要求，在高温以及高湿的环境下使用会造成较大的安全隐患。

（2）充电线会伴随着使用时间的增长而产生损坏，可能会造成其无法正常的投入使用，严重的情况下，甚至会造成火灾隐患。

（3）设备问题，不同的厂家在进行无线电充电的过程中由于自身技术原因所使用的接口不一样，造成用户需要专门配备线充设备。

（4）在现今电子化的社会中，电子产品在人们的生活中十分的常见，而不同的电子产品有针对性的充电工具，家中大量电子产品意味着大量的充电设备，空间占用较大。

针对于接触式充电的实际应用情况，相关研究人员提出非接触式充电以解决接触式充电在实际应用过程中存在的问题。无线充电这种非接触性充电在实际应用的过程中有以下几个方面的优势。

（1）便捷性高。无线充电的便捷性主要表现在两点，第一点，无线充电在实际应用的过程中其避免了接口不适应问题，能夠对多种点子产品进行充电。无线电充电在实际应用的过程中可实现一对多充电，其应用更经济。

（2）安全性高。相比于一般的线充而言，无线充电在使用的过程中密封性好，不需要使用电联，降低漏电或者电火花产生的几率[1]。

（3）美观性强。相比于一般的线充而言，无线充电在使用的过程中整体形象简约，且部分无线充电可根据人们的实际需要设置响应的图案。

2无线充电研究现状

伴随着时代的发展，无线充电也在不断的进行发展与完善，我国现阶段在无线充电中的研究主要表现在四个部分，下文将针对这四个部分的研究成果进行简单的叙述。

（1）电磁感应式研究是现阶段我国无线充电研究中发展最为成熟的部分。这种方式在实际应用的过程中主要是利用法拉第电磁感应原理进行充电，其电路结构简单，成本较低，但其在实际应用的过程中由于自身磁场伴随着空间距离的增长而减弱，其对于距离的要求较高，需要在近距离进行充电。

（2）点磁共振式研究。点磁共振式充电在实际应用的过程中与电磁感应式十分的相似，而相比于电磁感应式，其在实际应用的过程中可以在更大的范围内进行使用。

（3）无线电波式研究。无线电波式在进行充电的过程中其所使用的方式与WIFI类似，其在充电的过程中主要分成微波源、发射天线、接收天线三个部分。无线电波式充电的应用范围更加的广泛，而其在实际应用的过程中电能传输效率低仍是现阶段急需解决的问题。

（4）电场耦合式研究。电场耦合无线充电相比于其他的无线充电方式而言，其具有以下三点优势。第一点，其对外形的要求十分的低，可以整合的任何的产品中。第二点，充电位置十分的自由，可以在水平方向的任何地点进行移动充电[2]。第三点，部分充电设备在实际应用的过程中会因为高温造成安全隐患，而这种无线充电方式在应用的过程中电极温度变化较小，有效避免由于高温而造成的各种安全隐患。

这四种无线充电是现阶段无线充电的主要研究方向，而电磁感应式充电是现阶段应用最为广泛，且已经大量投入到人们生活中的无线充电方式，本文主要是针对其进行研究与分析。

3无线充电设备系统电路设计

无线充电设备系统电路在设计的过程中主要进行六个部分的设计，这六个部分分别为方波信号发生线路设计分析、功率放大电路设计分析、耦合线圈设计分析、整流电路设计分析、滤波线路设计分析、电源产生电路设计分析。下文将针对于这六个部分分别进行叙述。

3.1方波信号发生线路设计分析

防波信号的产生多是依靠两种方式。第一种方式为利用振荡器以及设备的外围线路来产生方波，第二种方式为利用由于产生防波信号的芯片以及设备的外围电路产生方波。在实际应用的过程中试验人员需要根据自身试验的实际情况合理的选择方波的产生方式。而设备在产生方波信号后，信号传递给后级驱动电路。在进行方波线路设计中，需要根据设计的实际需求选择线路设计方案。如，在进行设计的过程中需要方波的信号频率更加的准确、稳定，则可以选择单片机与外围线路结合这种信号稳定，正确的电路设计方案。

3.2功率放大电路设计分析

公路放大电路在设计的过程中其设计的核心内容为公路放大器，其在实际应用过程中是提升方波信号能够更好地驱动谐振线圈。

3.3耦合线圈设计分析

耦合线圈是无线充电设备中的重要组成部分，其在使用的过程中能够产生相应的磁场，并能够从磁场中获得能量，可以在一定程度上说，耦合线圈的质量决定无线充电设备的应用质量。现阶段，耦合线圈的形状较为丰富，如正方形的耦合线圈、圆形的耦合线圈，三角形的耦合线圈等等[3]。其中圆形的耦合线圈的耦合系数是最高的，方形的次之，三角形的最低。相关人员在进行耦合线圈设计的过程中需要根据实际需求，合理的进行线圈的选择工作。

3.4整流电路设计分析

整流电路在设计的过程中常用的方式有桥式整流电路、半波整流电路全波整流电路三种，而设计人员在进行选择的过程中需要根据自身的实际需求进行选择。如半波整流电路在实际应用的过程中其对于信号的利用率较低，而在实际生活中，其多数情况下被应用于高电压、小电流的场合中，以及其在使用的过程中输出电压为输入电压的0.45倍。全波整流电路在实际应用的过程中，操作较为麻烦，需要在电路的线圈中插入抽头，以及其在使用的过程中输出电压为输入电压的0.9倍。而桥式整流电路是现阶段应用最为广泛的整流电路。其对于信号的利用率是最高的，以及相比于其他两种线路而言，桥式整流电路在实际应用的过程中能够承受更大的电压，其在使用的过程中输出电压为输入电压的0.9倍。

3.5滤波线路设计分析

滤波电路在实际应用的过程中常用的有五种，而这五种多应用的场合有一定的区别。电容滤波电路在实际应用的过程中电路简单，其输出特性也较为一般，适用于较小的场合中，在使用的时候，为减少其电压脉动成分，常常会与一大一小两个电容并联使用;同感滤波电路在使用的过程中能够通过自感效应保证电流的稳定性，在使用的过程中能够获得较为平滑的直流电，多被应用于较大电流负载的场合中;LC型复式滤波电路，在使用过程中有电感L以及电容C所组成，通过电感以及电容滤波得到一个较为平滑的直流电。这种方式在实际应用的过程中有着非常好的滤波效果;LC-π型复式滤波电路，这种电路是對上一个电路的改进版本，其在使用的额过程中电压脉动会更小，而其滤波效果也更加强大;RC-π型复式滤波电路，这种电路在实际应用的过程中与LC-π型复式滤波电路的结构相似，其在使用的过程中利用电阻代替LC-π型复式滤波电路中的电感，其在应用的过程中能够较为有效的降低负载，较为适合负载电流较小输出电压脉动较低的场合。

3.6电源产生电路设计分析

电源产生电路在实际应用的过程中需要为整个系统提供相应的直流电源，而在实际应用的过程中整个电子电路所需要的直流电源多是抵押直流电。故而在对其进行设计的过程中需要将220V交流电转化成低压的交流电后，利用整流电路转化成直流电，在利用滤波电路对其中的交流成分进行过滤后，得到所需直流电。故而，电源产生线路在实际应用的过程中包含交流变压电路、整流电路、滤波电路以及直流变压电路四个部分。

4结语

无线充电是现阶段充电研究的重点方向，而其也必将在人们的生活中发挥更大的作用，无线充电在未来的发展过程中必将朝着传输距离更长，传输效率更高，外形更加便捷的方向发展。无线充电在未来的发展过程中能够在以下几个领域发挥更大的作用与优势。（1）智能穿戴市场。伴随着智能化的不断发展，智能可穿戴产品将会更多的出现在人们的生活中，其对于无线充电功能的要求更加迫切。（2）智能家居行业。智能家居是现阶段我国发展的重要方向，且其在人们的生活中发挥着极大的作用，为方便人们的生活以及保证智能家居的应用体验，无线充电研究必不可少。（3）电动汽车市场，伴随着人们对于环保的重视程度提升，以及传统能源紧缺问题，电动汽车成为发展的重要方向，而无线充电将在极大程度上提升电动汽车充电的质量与效率。（4）医疗机械市场。为心脏起搏器、人工耳蜗等进行无线充电，避免手术发生二次意外。

参考文献

[1] 田小松，杨华，蔡先运，等.基于电磁感应式的无线充电传输系统设计与仿真[J].电子技术应用，2020，46（4）：53-56+60.

[2] 邓垚光，何高翔，陈泳林，等.基于电磁感应的无线充电接收电路设计[J].电子测试，2020（1）：95-96.

[3] 毕建忠，叶天国.无线充电技术原理及应用浅析[J].电脑知识与技术，2019，15（27）：219-220.