應(yīng)用于便攜式電子設(shè)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(shè)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(chǎn)品電池的續(xù)航能力所困擾。在電池大容量小型化技術(shù)取得有效創(chuàng)新之前，對便攜式電子設(shè)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(shù)應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的小功率無線充電技術(shù)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(zhì)，不使用充電數(shù)據(jù)線，無線充電技術(shù)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(dǎo)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，隨取隨停”。同時，目前應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的無線充電系統(tǒng)(Wireless Charging System，WCS)也存在成本較高，耦合機構(gòu)繞制一致性較差、機械強度不高等問題。因此，論文設(shè)計了一種小功率無線充電系統(tǒng)，在

3、為便攜式電子設(shè)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(gòu)。
　　論文以應(yīng)用普及較為廣泛的便攜式電子設(shè)備——智能手機為對象，基于感應(yīng)耦合式WPT技術(shù)設(shè)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(chǔ)上，對無芯感應(yīng)耦合式WCS的基本工作原理進行了闡述，對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、能量發(fā)射端的基本結(jié)構(gòu)、能量接收端的基本結(jié)構(gòu)以及各結(jié)構(gòu)模塊的功能作用進行了介紹。然后，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、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(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點，確定了高頻逆變電路和諧振補償方式，設(shè)計了電壓、電流、溫度檢測電路，完成了系統(tǒng)主電路的設(shè)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(shè)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(shè)計了信號調(diào)制電路，定義了包括位、字節(jié)、數(shù)據(jù)包在