候喜靜，孟凡波，張海濤,王哲，潘興民

(佳木斯大學信息電子技術(shù)學院，黑龍江 佳木斯 154000)

0 引言

人們外出時總會遇到忘記給手機充電和帶手機充電器的這種情況，即使有充電器也不一定能找到充電插座，所以很多人便攜帶移動電源，其體積和質(zhì)量都不小，對于女孩子來說攜帶很不方便。而本文則將無線充電技術(shù)引入生活，從此便不需要攜帶移動電源了。

從1820年電流可以產(chǎn)生磁場被安培發(fā)現(xiàn)開始，許多物理學家便開始關(guān)注電與磁，1831年電磁感應(yīng)現(xiàn)象被法拉第發(fā)現(xiàn)；1864年電磁場方程被麥克斯韋建立，用數(shù)學的方法描述了電磁輻射。1988年翰鮑爾斯教授完成了“在1米的距離給60 W的燈泡充電，效率高達75%”這一實驗。從此無線充電技術(shù)出現(xiàn)。

1 什么是無線充電

無線充電是什么，類似與WiFi一樣，可想而知就是充電不用插線，很方便。理論上可以隨時隨地給手機等電子設(shè)備供電。但無線充電暫時還不能像WiFi一樣傳輸那么遠的距離，現(xiàn)在成熟的方案只能在10 mm以內(nèi)的距離實現(xiàn)無線充電，一般為3～5 mm左右的距離比較好，這類無線充電的技術(shù)采用的是磁感應(yīng)無線充電技術(shù)。以后還會有一些新的技術(shù)方案會量產(chǎn)。

2 無線充電方式比較

隨著越來越多的科學家開始研究無線充電技術(shù)，隨之四種無線充電方式誕生。

1) 磁共振方式，通過變化的磁場傳遞能量，接收端因為磁通的變化感應(yīng)出電流。用諧振器件(電感和電容)使發(fā)射端和接收端達到特定頻率從而產(chǎn)生磁場共振，其特點是傳輸效率高，缺點是成本較高，很難實現(xiàn)。

2) 無線電波方式，在電源處安置一個電磁波發(fā)生器，再通過發(fā)射天線將能量傳輸至接收天線，再將電磁波信號重新轉(zhuǎn)成電能供設(shè)備使用?？蛇@種電力傳輸方式也有著明顯的弱點，缺點是電磁波受干擾大、傳輸效能低、對人體有輻射等。

3) 電場耦合方式，電場耦合無線充電方式具備電極薄、電極發(fā)熱低等優(yōu)點，缺點是電場耦合無線充電都是采用整塊極板的方式，提升充電效率是目前無線充電最核心的問題,終端與電源端充電接口未精確對準時充電效率會大幅降低，因此不考慮使用。

4) 電磁感應(yīng)方式，通過線圈進行能量耦合來實現(xiàn)能量的傳遞。工作時輸入端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電。經(jīng)過有源晶振逆變轉(zhuǎn)換成高頻交流電供給初級繞組。通過線圈耦合能量，次級線圈輸出的電流經(jīng)接收轉(zhuǎn)換電路變化成直流電為電池充電[1]。

3 無線充電設(shè)計

對于采用電磁感應(yīng)原理的無線充電技術(shù)，我們采用基于XKT-412和T31681728芯片的無線供電模塊。T31681728和XKT-412芯片專門用于接收端和發(fā)射端。發(fā)射端產(chǎn)生振蕩，而接收端的振蕩頻率與發(fā)射端一致，此時會產(chǎn)生共振，傳輸電能。因此采用電磁感應(yīng)方式中基于XKT-412和T31681728芯片的無線供電模塊。

圖1 XKT-412和T3168172

“變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場”是一個磁與電之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的體現(xiàn)。我們知道閉合電路和穿過閉合

電路的磁通量發(fā)生變化是電磁感應(yīng)的兩個必要條件。

由于磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。近代物理領(lǐng)域中最偉大的成就之一便是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其發(fā)現(xiàn)不僅為電、磁之間相互轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)，而且為揭示電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，使人類獲取巨大而廉價的電能做出貢獻，帶來了一場重大的技術(shù)和工業(yè)革命。

4 結(jié)語

無線充電不僅解決了家庭中線路問題，為人們的出行提供方便，使我們的生活越來越智能化。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)完成從有線通訊時代成功步入到無線通訊時代，以此類推普及無線充電的時代已經(jīng)到來，無線充電技術(shù)目前有四種較為成熟的方式，無線充電的市場已經(jīng)被電磁感應(yīng)式成功地開辟了，更為牢固的是電磁共振式的理論基礎(chǔ)，隨著技術(shù)的發(fā)展共振式原理也可以實現(xiàn)無線充電。相信在不久的將來，無線充電會走進千家萬戶，人們也不會為“線”所煩惱。