無線充電技術論文(2)
無線充電技術論文
無線充電技術論文篇二
手機無線充電技術的研究
【摘 要】手機是用戶群體最大的一個電子產品，但是由于充電器攜帶不便，手機無電給用戶帶來了很多的麻煩。本文首先分析無線充電技術中的原理，然后以手機為實驗對象，將無線充電與有線充電相比較，顯示出無線充電的獨特優(yōu)點，最后分析無線充電器的內部構造，為以后的無線充電器的開發(fā)與更新提供了理論及數(shù)據依據。
【關鍵詞】手機充電 無線充電 電磁感應
一、前言
電子信息產業(yè)的快速發(fā)展促進著各式各樣的電子產品，手機屬于電子產品中的一個大的類別，每個手機都有其相對應的充電器，每換一部手機，原來的手機充電器就廢棄了。大量舊充電器給環(huán)境的處理帶來了巨大的負擔，主要的原因就是手機充電器不能通用。對于手機的使用者而言，攜帶手機充電器非常得不便。隨著人們對于無線通訊的需求，手機技術的發(fā)展和生產成本的降低使得手機快速普及，同時支持無線充電功能的手機會更加受到人們的青睞。
二、無線充電技術的概述
(一)無線充電原理
無線充電的原理主要就是兩個部分，一個是電磁感應，另一個就是感應電動勢。電磁感應定律其主要原理是閉合電路的一部分在磁場里做切割磁感線運動時就會產生感應電動勢，有了感應電動勢就能夠驅動電子形成電流。通過這個原理我們給線圈提供一個不斷變化的磁通量，線圈內就會產生電流，再將這部分電流整合為直流為手機充電。
感應電動勢的模型可以通過下圖可以看出來，線圈1集成在無線充電器端，線圈2集成在手機端，充電器端的線圈半徑要大于手機端的線圈。兩者之前存在一定的距離，給線圈1施加一定的正弦電流，就會在線圈2出產生一定的磁感應。
(二)無線充電技術分類
無線充電技術按照原理和運作方式可以分為三種，電磁感應、無線電波以及電磁共振。
電磁感應就是利用一對線圈之間的電磁感應來實現(xiàn)充電技術。在發(fā)送端與接收端都有一個線圈，發(fā)送端是無線充電器端，線圈集成為初級線圈也叫做發(fā)射線圈;在手機端也有一個線圈，線圈集成為次級線圈也叫做接受線圈。當電流通過發(fā)射線圈之后，便會產生磁場，接收線圈接受了磁場就會產生電磁感應，從而產生電動勢，有了電壓就會產生感應電流，就可以為手機沖電。這種技術兩者之間的距離需要小于1cm，用戶需要將待沖設備放在無線充電器表面上充電。
無線電波由于空間巨大從而耗能高，所以使用比較少，基本原理類似于早期使用的礦山收音機。其中的微型高效接收器可以接收空間傳輸?shù)臒o線電波。此技術由于存在巨大的空間損耗，所以一般只是使用在小功率的電子設備上，接受裝置與發(fā)射裝置之間的距離不能超過幾米。
電磁共振傳輸距離比較大，實驗中運用到的線圈的直徑高達幾十厘米，此種方法還不能商業(yè)化，因為商業(yè)化產品中使用的線圈都是幾厘米的，但是尺寸過小接收端接收的功率就會降低。不過隨著技術的不斷更新，相信在以后的電子產品中電磁共振原理的無線充電器可以得到廣泛的應用。
三、無線充電和有線充電的充電時間對比
根據無線充電器設計的要求，無線充電器的充電時間不能超過有線充電一小時，而且總時間不能超過4個小時。
我們對同一個手機分別進行了無線充電和有限充電直到充滿，得到了充電時間。有線充電時間為110分鐘，恒流電流為750mA，過程包括滴流充電、恒流充電和恒壓充電。而無線充電的時間為150分鐘，恒流電流為560mA，整個過程也包括滴流充電、恒流電流和恒壓電流。
對此實驗結果進行分析，無線充電的時間為150分，只比有線充電時間長40分鐘，而且總的時間沒有超過4個小時，完全符合設計的需求。
四、無線充電控制電路
(一)功率傳輸流程
功率傳輸流程可以分為充電器端控制流程、手機端控制流程和手機充電端流程。
充電器端控制流程主要包括對手機的檢測、溫度檢測保護和發(fā)射功率等。充電器檢測手機是否放置在充電器上，同時還要識別是否是手機裝置，如果放置的不是手機只是普通的金屬則會停止充電過程;如果接收到了無線充電器信號的反饋，就進行確認并開始充電，同時每5秒針檢測手機是否被拿走，如果手機拿走則停止充電。
手機端控制流程包括線圈檢測、接收功率等。手機一旦接收到無線充電器的信號時，手機需要打開控制電路并對線圈進行檢測，如果線圈的位置沒有問題，就會發(fā)送信號反饋給無線充電器，然后就等待無線充電器確認并傳輸電流給手機。手機一旦充滿電，就要發(fā)送信號給無線充電器，讓無線充電器停止電流傳輸。
手機端充電流程包括開始充電、指示燈控制、檢測是否充滿電和停止充電控制等。
(二)硬件電路
(1)充電器端電路。整套充電器電流包括電源部分、線圈、存儲器部分、控制電流部分以及檢測電流電壓部分。電源部分是將交流電轉換成直流電，并經過轉換電路得到所需要的電流和電壓;線圈是電流傳輸?shù)暮诵牧慵?，負責將電流轉換成磁場并從空間中傳輸出去;存儲部分是負責存儲器充電狀態(tài)和參數(shù)控制等;控制電流部分是是控制線圈電流的開關，控制輸出功率的大小，檢測電流和電壓的指標。
(2)手機端電路。手機端電流包括蒸餾部分、線圈和控制電路部分，以及溫度、電流和電壓的檢測?？刂齐娐窞榻邮斩说目刂浦行模β士刂?、檢測溫度、電流和電壓的參數(shù)指標;線圈是電力傳輸?shù)暮诵牟考?，負責將接收到的磁能轉換為電能。
小結：無線充電器具有便于攜帶的優(yōu)點，而且與有線充電比較起來，雖然在時間上比有線充電長，但是之間的差距并不是特別大。三種無線充電技術目前還存在著一定的缺陷，隨著技術的不斷發(fā)展，不斷解決自身的缺點，將之商業(yè)化，將更加滿足用戶的需求。
參考文獻：
[1]龔宇才，潘雙來.電路理論基礎[J].航空工業(yè)出版社.2000.
[2]江緝光，劉秀成.電路原理[J]清華大學出版社第二版.2007.3
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