電磁感應(yīng)式無線充電設(shè)備設(shè)計研究

李海兵

摘 要：電磁感應(yīng)式無線充電設(shè)備是現(xiàn)階段無線充電研究的主要內(nèi)容，也是現(xiàn)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(fā)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(yīng)式無線電充電設(shè)備研究的背景與意義、無線充電研究現(xiàn)狀、無線充電設(shè)備電路設(shè)計三個方面展開研究與討論。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng);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(fā)展，人們在生活中對于電子產(chǎn)品的依賴性更加的高。而現(xiàn)階段，有線充電設(shè)備在實際應(yīng)用的過程中由于環(huán)境限制、安全隱患等多種原因?qū)е码娮赢a(chǎn)品在實際應(yīng)用過程中的應(yīng)用質(zhì)量并不高。而無線充電則是現(xiàn)階段充電技術(shù)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(fā)展。

1研究的背景與意義

現(xiàn)今社會是一個電子化發(fā)展的社會，電子產(chǎn)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(chǎn)品的工作離不開電能的支持，現(xiàn)階段，電子產(chǎn)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(xiàn)今社會發(fā)展過程中主流供電方式，其技術(shù)發(fā)展較為成熟，且擁有較高的充電效率。然而，其在應(yīng)用的過程中也存在一些不足，嚴重影響其應(yīng)用質(zhì)量。其存在的不足主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）接觸式充電對于充電的環(huán)境有較大的要求，在高溫以及高濕的環(huán)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(chǎn)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?xí)斐苫馂?zāi)隱患。

（3）設(shè)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(shù)原因所使用的接口不一樣，造成用戶需要專門配備線充設(shè)備。

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

針對于接觸式充電的實際應(yīng)用情況，相關(guān)研究人員提出非接觸式充電以解決接觸式充電在實際應(yīng)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(yīng)用的過程中有以下幾個方面的優(yōu)勢。

（1）便捷性高。無線充電的便捷性主要表現(xiàn)在兩點，第一點，無線充電在實際應(yīng)用的過程中其避免了接口不適應(yīng)問題，能夠?qū)Χ喾N點子產(chǎn)品進行充電。無線電充電在實際應(yīng)用的過程中可實現(xiàn)一對多充電，其應(yīng)用更經(jīng)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(lián)，降低漏電或者電火花產(chǎn)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(jù)人們的實際需要設(shè)置響應(yīng)的圖案。

2無線充電研究現(xiàn)狀

伴隨著時代的發(fā)展，無線充電也在不斷的進行發(fā)展與完善，我國現(xiàn)階段在無線充電中的研究主要表現(xiàn)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(yīng)式研究是現(xiàn)階段我國無線充電研究中發(fā)展最為成熟的部分。這種方式在實際應(yīng)用的過程中主要是利用法拉第電磁感應(yīng)原理進行充電，其電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但其在實際應(yīng)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(yīng)用的過程中與電磁感應(yīng)式十分的相似，而相比于電磁感應(yīng)式，其在實際應(yīng)用的過程中可以在更大的范圍內(nèi)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(fā)射天線、接收天線三個部分。無線電波式充電的應(yīng)用范圍更加的廣泛，而其在實際應(yīng)用的過程中電能傳輸效率低仍是現(xiàn)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(yōu)勢。第一點，其對外形的要求十分的低，可以整合的任何的產(chǎn)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(shè)備在實際應(yīng)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(yīng)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(xiàn)階段無線充電的主要研究方向，而電磁感應(yīng)式充電是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛，且已經(jīng)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(shè)備系統(tǒng)電路設(shè)計

無線充電設(shè)備系統(tǒng)電路在設(shè)計的過程中主要進行六個部分的設(shè)計，這六個部分分別為方波信號發(fā)生線路設(shè)計分析、功率放大電路設(shè)計分析、耦合線圈設(shè)計分析、整流電路設(shè)計分析、濾波線路設(shè)計分析、電源產(chǎn)生電路設(shè)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(fā)生線路設(shè)計分析

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

3.2功率放大電路設(shè)計分析

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

3.3耦合線圈設(shè)計分析

耦合線圈是無線充電設(shè)備中的重要組成部分，其在使用的過程中能夠產(chǎn)生相應(yīng)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(zhì)量決定無線充電設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量?，F(xiàn)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(shù)是最高的，方形的次之，三角形的最低。相關(guān)人員在進行耦合線圈設(shè)計的過程中需要根據(jù)實際需求，合理的進行線圈的選擇工作。

3.4整流電路設(shè)計分析

整流電路在設(shè)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(shè)計人員在進行選擇的過程中需要根據(jù)自身的實際需求進行選擇。如半波整流電路在實際應(yīng)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(shù)情況下被應(yīng)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(yīng)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(xiàn)階段應(yīng)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(yīng)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(shè)計分析

濾波電路在實際應(yīng)用的過程中常用的有五種，而這五種多應(yīng)用的場合有一定的區(qū)別。電容濾波電路在實際應(yīng)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(lián)使用;同感濾波電路在使用的過程中能夠通過自感效應(yīng)保證電流的穩(wěn)定性，在使用的過程中能夠獲得較為平滑的直流電，多被應(yīng)用于較大電流負載的場合中;LC型復(fù)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(yīng)用的過程中有著非常好的濾波效果;LC-π型復(fù)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(fù)式濾波電路，這種電路在實際應(yīng)用的過程中與LC-π型復(fù)式濾波電路的結(jié)構(gòu)相似，其在使用的過程中利用電阻代替LC-π型復(fù)式濾波電路中的電感，其在應(yīng)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(chǎn)生電路設(shè)計分析

電源產(chǎn)生電路在實際應(yīng)用的過程中需要為整個系統(tǒng)提供相應(yīng)的直流電源，而在實際應(yīng)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(shè)計的過程中需要將220V交流電轉(zhuǎn)化成低壓的交流電后，利用整流電路轉(zhuǎn)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(chǎn)生線路在實際應(yīng)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(jié)語

無線充電是現(xiàn)階段充電研究的重點方向，而其也必將在人們的生活中發(fā)揮更大的作用，無線充電在未來的發(fā)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(fā)展。無線充電在未來的發(fā)展過程中能夠在以下幾個領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用與優(yōu)勢。（1）智能穿戴市場。伴隨著智能化的不斷發(fā)展，智能可穿戴產(chǎn)品將會更多的出現(xiàn)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(yè)。智能家居是現(xiàn)階段我國發(fā)展的重要方向，且其在人們的生活中發(fā)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(yīng)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(huán)保的重視程度提升，以及傳統(tǒng)能源緊缺問題，電動汽車成為發(fā)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(zhì)量與效率。（4）醫(yī)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(shù)發(fā)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(yīng)式的無線充電傳輸系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46（4）：53-56+60.

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

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