應用于便攜式電子設備的小功率無線充電系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、近年來，消費者在享受諸如智能手機、平板電腦等各種便攜式電子設備給他們的生活帶來諸多樂趣與便利的同時，卻都一直被這些電子產品電池的續(xù)航能力所困擾。在電池大容量小型化技術取得有效創(chuàng)新之前，對便攜式電子設備充電方式的革新就成為一個能夠解決電池續(xù)航問題的可能方法。將無線電能傳輸(Wireless Power Transmission，WPT)技術應用于便攜式電子設備的小功率無線充電技術為此提供了一種全新的充電方式。由于電能在能量發(fā)射端與能量接收

2、端之間的傳輸是以空氣為介質，不使用充電數(shù)據(jù)線，無線充電技術可以有效地避免傳統(tǒng)有線充電方式存在的充電接口不盡相同導致的充電數(shù)據(jù)線繁多、數(shù)據(jù)線插拔麻煩與插拔安全隱患等問題，還能夠充分利用“碎片化”時間進行充電，做到“隨放隨充，隨取隨?！?。同時，目前應用于便攜式電子設備的無線充電系統(tǒng)(Wireless Charging System，WCS)也存在成本較高，耦合機構繞制一致性較差、機械強度不高等問題。因此，論文設計了一種小功率無線充電系統(tǒng)，在

3、為便攜式電子設備電池續(xù)航問題提供一種解決方式的同時，降低了系統(tǒng)成本，優(yōu)化了耦合機構。
　　論文以應用普及較為廣泛的便攜式電子設備——智能手機為對象，基于感應耦合式WPT技術設計了一種小功率WCS，為此主要進行了以下工作:首先，在與傳統(tǒng)有芯變壓器進行簡單對比的基礎上，對無芯感應耦合式WCS的基本工作原理進行了闡述，對系統(tǒng)的整體結構、能量發(fā)射端的基本結構、能量接收端的基本結構以及各結構模塊的功能作用進行了介紹。然后，根據(jù)系統(tǒng)結構、功能

4、以及成本的需求，分析對比了三種高頻逆變電路以及兩種諧振電容補償網絡的結構特點，確定了高頻逆變電路和諧振補償方式，設計了電壓、電流、溫度檢測電路，完成了系統(tǒng)主電路的設計，介紹了系統(tǒng)的控制，包括系統(tǒng)四個控制階段主要進行的行為活動以及功率控制流程，完成了控制芯片的選型。其次，在考慮系統(tǒng)成本、外觀體積的情況下，研究解決了在既保證電能傳輸又不增設專門的信號發(fā)射模塊與信號接收模塊情況下的系統(tǒng)通信問題，設計了信號調制電路，定義了包括位、字節(jié)、數(shù)據(jù)包在