手机无线充电器设计研究范文

【摘要】本文对NE555D芯片电路进行设计，由无线供电系统和无线接收系统组成。无线供电系统由系统模块，功率放大以及无线发射模块组成。无线接收系统由感应线圈接收模块，充电检测模块和智能断电模块组成。从而达到无线接收发电能的目的。

【关键词】电磁感应；无线供电；信号传输

在我们的日常生活中，时常会遇到笔记本电脑、智能手机等电量不足急需冲电的问题，由于随身携带的充电器不能及时找到充电电源，导致手机充电很麻烦。但是目前出现了无线充电设备，很有效的解决了这个问题。无线充电的应用范围很广：（1）它可以改变电子产品充电接口不兼容的情况。（2）在物联网时代，作为无线拓扑网络，各种传感器的充电问题和远程视频监控，同样离不开无线充电技术。（3）在医疗设备上，可以为植入人身体的电子器件进行充电。（4）现代化城市建设中，交通灯的无线充电设备，节约了布线问题。（5）这项技术同时可以提高设备的安全性，比如电和水相遇的危险问题也会很大程度得到改善，室外的充电设备是安全的最大问题。

1设计方案

电磁感应方式充电是广大用户和开发者最欢迎的充电方式，它的工作原理就是是利用了电磁感应原理进行无线充电的，和隔空变压的方式很像。Philips公司的的无线电动牙刷就是类似产品。在Send端和Receive端各有一个用铜线缠绕的线圈，接收端线圈通过发送端的感应电磁信号，从而产生电流供给用电设备。而发送端线圈连接有线电源从而产生电磁信号，其中，电流会流过线圈而产生磁场，其他未通电的线圈靠近该磁场会产生电流。无线充电就应用了这种电磁感应的应用。

2硬件设计

无线充电系统是在电磁感应原理的基础上，靠着两个隔空接触的耦合线圈，从而达到了电能的传输。由于接收线圈之间存在较大的不足，电能会漏掉，所以不能忽略，可以将电路等效为如图1所示。其中由发射端线圈以及接收线圈两部分构成。

2.1稳压电路模块

稳压电路是串联的直流稳压电路。它具有以下功能：滤波，整流和变压功能，稳压器部分一般有四个环节，取样电路，基准电压，调节环节和比较放大器。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基准电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo的变化，从而维持输出电压基本不变。

2.2高频功率放大及无线发射模块

利用NE555D芯片，将芯片产生的36.7KHZ高频脉冲功率放大，通过缠绕的铜线圈发射出去。2.3感应线圈接收模块当接收线圈靠近发射线圈时，就会产生感应电流，经过整流和稳压之后，不同的电压对应不同的稳压二极管，最后经过三极管放大电流之后提供到不同电子产品中。由于耦合线圈所感应产生的交变电流频率非常高，不能使用普通二极管构成的桥式全波整流电路，并用大电容进行滤波，便可得到较为理想的直流电，通过稳压装置，可以直接给相应的电子设备供电。

3总电路图

整个电路的输入电压为220V的交流电，输入的电压进入到一个稳压电源，随后就会变成5V的直流电。5V的直流电经过NE555D主控后产生一个58.9K的高低电平（经过测试，效率最高的频率就是在58.9K）。随后经过功率放大及无线发射模块，IRFP460功率放大，使发射线圈产生磁场，当发射线线圈接收到磁场时，就会产生感应电流，经过稳压和整流系统，最后得到适合充电的5V电压和电流。无线接收系统中，通过感应线圈接收模块接收电能，然后通过充电检测模块，判断是否需要进行充电。最后是智能断电模块，当检测到手机等设备充电结束时，可以实现自动断电功能。

4结论

无线充电（利用电磁感应式）在当今市场十分受欢迎，目前最广泛的移动便携式领域除外，还在工业控制，医疗领域中，也发挥着特别大的作用，有着很光明的前景。将来，可把无线供电模块植入办公桌，书桌，床头柜，沙发等任何地方，同时，手机，电脑等任何电子设备中植入无线接收模块，而达到这些设备随时方便快捷的充电，我们会告别数据线的时代，迎来无线的时代。

参考文献

[1]翟渊,孙跃,戴欣,苏玉刚,王智慧.磁共振模式无线电能传输系统建模分析[J].中国电机工程学报,2012-4-25,32(12):155-160.

[2]张献,杨庆新,陈海燕,李阳,张欣,金亮.电磁耦合谐振式传能系统的频率分裂特性研究[J].中国电机工程学报,2012-3-25,32(09):167-172.

[3]朱春波,于春来,毛银花,陈清泉.磁共振无线能量传输系统损耗分析[J].电工技术学报，2012-4,27(04):13-17.

[4]谭林林,黄学良,黄辉,邹玉炜,李慧.基于频率控制的磁耦合共振式无线电力传输系统传输效率优化控制[J].中国科学,2011,41(07):913-919.

作者：于思博 单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所