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基于Qi标准的无线充电原理分析1.1基于Qi标准的电磁感应式电能传输原理无线电能传输系统是一种非物理连接的电能传输方式。电磁感应式无线充电系统的发送端（初级线圈）和接收端（次级线圈）之间是没有直接的物理连接，因此无线电能传输系统在一定范围内有一定的灵活性。但是该系统受限于效率、辐射的影响，在实际的应用中并不具备太大的随意性。在结合对系统一般不到兆级赫兹的频率的分析，电磁感应耦合式理论也是完全基于近场区的理论。让接收线圈处于发射线圈近场区有很多优势，首先可以保证磁通量尽可能的大，没有磁泄露。对于无线充电系统，电压较低而电流较大，近场区磁场要比电场大得多，并且能量随着距离的增加衰减很快，所以可以利用近场区的这个特点，在合适的距离上让交变的磁场作为能量传输的媒介[5]。这种电能传输方式和传统变压器的原理相似，都是通过初级电感线圈和次级电感线圈互相产生感应来实现电能的无接触式的传输。本次设计的无线电能传输系统可以大致分为两个部分，发射端和接收端。首先交流电通过适配器输出直流电，通过逆变电路送到发射端电感线圈，电能通过线圈的耦合，送到接收端电感线圈，然后再经过整流滤波电路得到直流电供负载使用。本文设计的无线电能传输系统如图2-1所示。图2-1无线电能传输系统1.2基于Qi标准电磁感应传输原理电路图2-2等效电路模型根据基尔霍夫电压定律（KVL）和线圈互感模型得到以下方程：（2-1）式中：：原边电压源电压；ω：谐振角频率，ω=2πf；、：分别代表发送线圈和接收线圈电流；R1、R2：分别代表发送线圈和接收线圈等效电阻；RL：负载；C1、C2：分别代表发送线圈和接收线圈串联共振电容；L1、L2：发送线圈和接收线圈的等效电感；M：接收与发送线圈之间的互感。对于图2-2中串-串联谐振拓扑结构：（2-2）将（2-2）代入（2-1）求解方程得到发送与接收线圈电流：（2-3）因此磁谐振无线充电系统负载功率和输入功率分别表示为：（2-4）电磁感应式无线充电系统的传输效率为：（2-5）当使系统处于谐振状态时：（2-6）将（2-6）式代入到（2-5）式，解出方程得到系统传输效率如下：（2-7）从公式(2-7)得到结论,系统传输效率与线圈之间互感、内阻和负载与传输效率有直接关系，而线圈之间互感和负载对传输效率影响较大。如果仅有一个线圈达到谐振或者两个线圈谐振频率不一致，传输效率将有可能降低[6]。1.3Qi标准的通讯协议Qi标准的通讯传输原理简化如图2-3，在接收端的LC串联谐振回路接入或接出一组电容，电容的接入或接出会引起接收端LC串联谐振回路的等效阻抗发生变化，从而使电流和电压发生变化，通过采集和解调这些变化带有Qi标准的信号，再传输至发射端的控制芯片中，芯片根据信息做出相应的调整，完成设备终端对Qi无线充电的通讯。实际通信波形如图2-4。图2-3Qi标准通讯传输原理简化图（

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