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(guó)無線充電研究較為成熟的組成部分。對(duì)其研究能夠輔助其更好的發(fā)展，讓其能夠?yàn)槿藗兊纳钐峁└嗟谋憷１疚膶碾姶鸥袘?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(jì)三個(gè)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(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）09-0122-02

0引言

伴隨著時(shí)代的發(fā)展，人們?cè)谏钪袑?duì)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(shí)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(shí)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(jìn)社會(huì)更好的發(fā)展。

1研究的背景與意義

現(xiàn)今社會(huì)是一個(gè)電子化發(fā)展的社會(huì)，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(diǎn)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(huì)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(yán)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(gè)方面。

（1）接觸式充電對(duì)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(huì)造成較大的安全隱患。

（2）充電線會(huì)伴隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)而產(chǎn)生損壞，可能會(huì)造成其無法正常的投入使用，嚴(yán)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(jìn)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(huì)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(duì)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(duì)于接觸式充電的實(shí)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(shí)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(shí)際應(yīng)用的過程中有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

（1）便捷性高。無線充電的便捷性主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)，第一點(diǎn)，無線充電在實(shí)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(diǎn)子產(chǎn)品進(jìn)行充電。無線電充電在實(shí)際應(yīng)用的過程中可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多充電，其應(yīng)用更經(jīng)濟(jì)。

（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(qiáng)。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(jiǎn)約，且部分無線充電可根據(jù)人們的實(shí)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(shí)代的發(fā)展，無線充電也在不斷的進(jìn)行發(fā)展與完善，我國(guó)現(xiàn)階段在無線充電中的研究主要表現(xiàn)在四個(gè)部分，下文將針對(duì)這四個(gè)部分的研究成果進(jìn)行簡(jiǎn)單的敘述。

（1）電磁感應(yīng)式研究是現(xiàn)階段我國(guó)無線充電研究中發(fā)展最為成熟的部分。這種方式在實(shí)際應(yīng)用的過程中主要是利用法拉第電磁感應(yīng)原理進(jìn)行充電，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但其在實(shí)際應(yīng)用的過程中由于自身磁場(chǎng)伴隨著空間距離的增長(zhǎng)而減弱，其對(duì)于距離的要求較高，需要在近距離進(jìn)行充電。

（2）點(diǎn)磁共振式研究。點(diǎn)磁共振式充電在實(shí)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(shí)際應(yīng)用的過程中可以在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行使用。

（3）無線電波式研究。無線電波式在進(jìn)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(gè)部分。無線電波式充電的應(yīng)用范圍更加的廣泛，而其在實(shí)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(chǎng)耦合式研究。電場(chǎng)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(diǎn)優(yōu)勢(shì)。第一點(diǎn)，其對(duì)外形的要求十分的低，可以整合的任何的產(chǎn)品中。第二點(diǎn)，充電位置十分的自由，可以在水平方向的任何地點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)充電[2]。第三點(diǎn)，部分充電設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用的過程中會(huì)因?yàn)楦邷卦斐砂踩[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(duì)其進(jìn)行研究與分析。

3無線充電設(shè)備系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

無線充電設(shè)備系統(tǒng)電路在設(shè)計(jì)的過程中主要進(jìn)行六個(gè)部分的設(shè)計(jì)，這六個(gè)部分分別為方波信號(hào)發(fā)生線路設(shè)計(jì)分析、功率放大電路設(shè)計(jì)分析、耦合線圈設(shè)計(jì)分析、整流電路設(shè)計(jì)分析、濾波線路設(shè)計(jì)分析、電源產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)分析。下文將針對(duì)于這六個(gè)部分分別進(jìn)行敘述。

3.1方波信號(hào)發(fā)生線路設(shè)計(jì)分析

防波信號(hào)的產(chǎn)生多是依靠?jī)煞N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(hào)的芯片以及設(shè)備的外圍電路產(chǎn)生方波。在實(shí)際應(yīng)用的過程中試驗(yàn)人員需要根據(jù)自身試驗(yàn)的實(shí)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(hào)后，信號(hào)傳遞給后級(jí)驅(qū)動(dòng)電路。在進(jìn)行方波線路設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需求選擇線路設(shè)計(jì)方案。如，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要方波的信號(hào)頻率更加的準(zhǔn)確、穩(wěn)定，則可以選擇單片機(jī)與外圍線路結(jié)合這種信號(hào)穩(wěn)定，正確的電路設(shè)計(jì)方案。

3.2功率放大電路設(shè)計(jì)分析

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

3.3耦合線圈設(shè)計(jì)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(chǎng)，并能夠從磁場(chǎng)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。現(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(jìn)行耦合線圈設(shè)計(jì)的過程中需要根據(jù)實(shí)際需求，合理的進(jìn)行線圈的選擇工作。

3.4整流電路設(shè)計(jì)分析

整流電路在設(shè)計(jì)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(jì)人員在進(jìn)行選擇的過程中需要根據(jù)自身的實(shí)際需求進(jìn)行選擇。如半波整流電路在實(shí)際應(yīng)用的過程中其對(duì)于信號(hào)的利用率較低，而在實(shí)際生活中，其多數(shù)情況下被應(yīng)用于高電壓、小電流的場(chǎng)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(shí)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(duì)于信號(hào)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(shí)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(jì)分析

濾波電路在實(shí)際應(yīng)用的過程中常用的有五種，而這五種多應(yīng)用的場(chǎng)合有一定的區(qū)別。電容濾波電路在實(shí)際應(yīng)用的過程中電路簡(jiǎn)單，其輸出特性也較為一般，適用于較小的場(chǎng)合中，在使用的時(shí)候，為減少其電壓脈動(dòng)成分，常常會(huì)與一大一小兩個(gè)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(fù)載的場(chǎng)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(gè)較為平滑的直流電。這種方式在實(shí)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(duì)上一個(gè)電路的改進(jìn)版本，其在使用的額過程中電壓脈動(dòng)會(huì)更小，而其濾波效果也更加強(qiáng)大;RC-π型復(fù)式濾波電路，這種電路在實(shí)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(fù)載，較為適合負(fù)載電流較小輸出電壓脈動(dòng)較低的場(chǎng)合。

3.6電源產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)分析

電源產(chǎn)生電路在實(shí)際應(yīng)用的過程中需要為整個(gè)系統(tǒng)提供相應(yīng)的直流電源，而在實(shí)際應(yīng)用的過程中整個(gè)電子電路所需要的直流電源多是抵押直流電。故而在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)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(duì)其中的交流成分進(jìn)行過濾后，得到所需直流電。故而，電源產(chǎn)生線路在實(shí)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(gè)部分。

4結(jié)語(yǔ)

無線充電是現(xiàn)階段充電研究的重點(diǎn)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(zhǎng)，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(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用與優(yōu)勢(shì)。（1）智能穿戴市場(chǎng)。伴隨著智能化的不斷發(fā)展，智能可穿戴產(chǎn)品將會(huì)更多的出現(xiàn)在人們的生活中，其對(duì)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(guó)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(yàn)，無線充電研究必不可少。（3）電動(dòng)汽車市場(chǎng)，伴隨著人們對(duì)于環(huán)保的重視程度提升，以及傳統(tǒng)能源緊缺問題，電動(dòng)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(dòng)汽車充電的質(zhì)量與效率。（4）醫(yī)療機(jī)械市場(chǎng)。為心臟起搏器、人工耳蝸等進(jìn)行無線充電，避免手術(shù)發(fā)生二次意外。

參考文獻(xiàn)

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