手机无线充电器设计

1、龙源期刊网 手机无线充电器设计作者：李昌仕来源：科教导刊电子版2015年第24期摘 要 本文提出一种基于无线传输技术的简易手机无线充电器的设计方案，以改善传统充电器容易造成手机USB接口损坏且使用麻烦的缺点。该无线充电器的无线距离为3cm，若需更大距离，只需要增加线圈圈数并增加功放电路级数，以使发射线圈周围产生更强的交变磁场，以便接收线圈在更远的距离接收。关键词 无线传能 无线充电 电磁感应中图分类号：TN99 文献标识码：A如今智能手机盛行，其耗电量大，充电频繁。传统手机充电器容易造成手机USB接口损坏并且十分麻烦。而无线手机充电器避免了反复插接U

2、SB接口，使用方便、高档。1原理简介利用电磁感应原理，当发射线圈通过交变电流时，在线圈周围会产生一个交变磁场，此时接收线圈中产生的感应电动势经整流、滤波、稳压后便可给手机充电。针对该原理手机无线充电器主要由发送部分和接收部分组成，发送部分包含振荡电路、功放电路和发射线圈，接收部分包含接收线圈和整流滤波电路。振荡电路产生电磁振荡，经功放电路进行功率放大，振荡信号（交变电流）通过发送线圈，在发送线圈周围便会产生交变磁场；接收线圈产生的感应电动势进行整流、滤波、稳压处理，然后即可对手机进行充电。2 产品设计过程2.1框图设计手机无线充电器由电源电路、振荡电路、功放电路、发射线圈、接收线圈和整流滤波电

3、路 5 部分组成，系统框架如图1所示，最后给手机电池充电。从无线电路传输的原理上看，电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播，要产生电磁波首先要有电磁振荡，电磁波的频率越高其向空间辐射能力的强度就越大，电磁振荡的频率至少要高于 100KHZ，才有足够的电磁辐射。2.2 振荡电路设计起初采用LC振荡电路，但振荡频率不够。后采用 CMOS 电路六反相器 CD4069 的晶体振荡电路CD4069 构成的晶体振荡电路如图2所示用 CD4069 产生高频振荡比 LC 振荡电路的效果要好。2.3功率放大器的设计起初采用三极管构成功放电路，但温度性能不够稳定，后采用场效应管。场效应管属于电

4、压控制元件，是一种类似于电子管的三极管，与双极型晶体管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高，输入功耗小，温度稳定性好，信号放大稳定性好，信号失真小，噪声低等特点，而且其放大特性也比电子三极管好，图3功率场效应管电路中三个电阻R1、R2、R3 并联接到场效应管的栅极 G，前级的高频振荡电路也接到 G；原级 S 直接接地；漏极 D 接LC 振荡电路，其谐振频率和前级的高频振荡频率相同。电路如图3所示2.4发射、接收线圈电路流程图 4、图5 如下所示发射和接收线圈都采用直径0.5ram左右的漆包线绕 12 匝，线圈直径约为 80r。发射模块的作用是将直流能量高效率地转换为射频功率信号，以便接收电路能够充

5、分利用能量接收模块是在接收到前级的能量后对其进行处理的模块。为了满足实际应用的需求，需要将接收到的射频信号进行整流、滤波、降压以及稳压处理，处理之后的直流电压方可供其他负载使用。该模块主要包括整流电路以及降压电路。2.5手机无线充电器的整体原理图CD4069 的晶体振荡电路和功率场效应管组成的无线充电电路。电路如图6所示。该充电电路的CD400 系列的 CMOS 电路的极限电压时18v，不稳的的交流12v 电压整流滤波后的空载电压可能会超过18v，所以CD4069 的电源电压用三端稳压集成电路7805 提供。CMOS 电路所有不用的输入端接上适当的逻辑电平，晶体振荡接成单门振荡器，振荡输出经二

6、级缓冲后送到功率场效应管的栅极 G，开始为保护场效应管，栅极电路上设置偏压和泄漏电路，保证电路稳定工作。3产品总结及展望（1）该产品已经完成，能够给手机无线充电，无线距离为3cm，若需更大距离，需要增加线圈圈数并增加功放电路级数，以使发射线圈周围产生更强的交变磁场，以便接收线圈在更远的距离接收。（2）接收线圈可以嵌入手机内，线圈可透过后盖接收信号（已测试成功）。若能将该产品生产上市，相信各种手机会在生产时内嵌接收线圈，以迎合手机无线充电器，使用会更方便，甚至会有手机厂商买断无线充电器产权，以无线充电作为手机的特有卖点。参考文献1 杨庆新，张献，李阳.无线电能传输技术及其应用M.机械工业出版社，2014.