应用研究
一种手机无线充电装置的研制
何锡武罗雷君包艳涛陈月华
(武汉东湖学院电子信息工程学院湖北武汉420212)
摘要通过高频电源和线图竭合的能量传递，实现手机无线充电。实验证明该方案可行，且具有较高的应用价值关键调：无线充电H桥高频电源
中图分类号：TN929.53 1引言
文献标识码:A
为了减少便携设备(如手机，数码相机)有线充电带来的如数据线接口型号不同，电池容量偏小等不便，将便携设备放置在冲电座板上实现无线充电，方便快捷，
目前无线能量传输技术中，根据其传输原理分为三类：第一类是采用松需合变压器或者可分离变压器方式该方法可以实现较大功率的电能无线传输，传输距离被限制在毫米级。第二类是电磁波无线能量传输技术如微波技术，直接利用了电磁波能量通过天线发送和接收的原理。能实现极高功率的无线传输，但在能量传输过程中，发射器必须对准接收器，不能绕过或穿过障碍物，且微波在空气中的损耗大，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害。第三类是磁耦合谱振式无线能量传输技术。通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。该技术可以在有障
碍物的情况下传输，传输距离可以达到米级范围。 2系统设计
2.1系统原理
本设计采用的是第一类原理。原理图如图1所示。单片机MCU 用于系统的管理，控制方波的产生、停止、定时以及检测手机的有无，充电电流控制，充电过程显示等人机交互内容。
2.2充电电路实现
采用三个反相器并联驱动H桥，在H桥的输出端输出峰峰值为 21.2v的方波。用H桥驱动耦合变压器的原边，即发射线圈，将电能转换成交变的电磁波场。这些构成充电底座的电路。耦合接收线图集成在手机里面，将手机放到底座上，两个线圈通过磁耦合传递能量。接收线圈输出的交流信号通过整流桥整流，电容滤波，最后变成稳定的直流电压，即可以对手机进行充电，
曼示模块手机
格团模快
酯辑合
源电
图1手机无线充电装置原理图
表1测试数据
f ohr Ue I (al) W () Wia (W)
.64 53 034 2.598
(%)
1.31
1 91
0.108 1. 990
5. 15
4 116 18 2. 54
6. 53
4.94 156 771 1. 978 38.96
12.5 2.38 190 o. 452 1.53
2. 4 250 o. nn 1. 950
29.56
30. 67
2.6 270 0.702 1.293
24.4 2.4 250 o. non 1.976
54.29
30. 36
说明：f为系统工作频率，U，1分别为负载端电压和电流，Win为输人变压器原边的功率，Wout为负载上的功率，n为效率
文章编号:1007-9416(2013)04-0138-01
数事线与度用
2.3有无手机检测
选择采用红外线检测元件感应有无手机，充电设备放在充电底座上时，红外线反射回来，使红外接收头导通，再用电压比较器LM339 将模拟电压转换成“0"和"1"高低电平，通过手机反射回来的红外线从而感应手机的有无。单片机根据这个检测信号控制充电回路的接通，逐免在没有手机存在的情况下输出电流，可实现节能管理。
2.4期合变压器设计
实现无线充电关键在耦合变压器设计。变压器的原边和副边分辨是无线能量传输的发射和接收线圈。充电频率为12kHz，发射和接收线圈采用34圈，采用较细的铜丝，接收线圈容易集成到手机上也不会影响到手机等充电设备的的外观。
2.5充电管理及界面设计
在人机界面上，选择1602液晶显示器作为系统的显示窗口。按下电源开关，在1602液品显示器出现开机界面。将接收线圈放到指定的位置，发射线圈就会发射电磁波，自动开始按设定时间对电池充电，同时有充电倒计时显示，当时间减到零时停止，充电时间可以通过键盘进行常规的时分秒设定。充电时，显示"Charging！"和判余的充电时间；没有检测到手机时显示"NoCellphone！"。当时间倒计时归零时显示“TimeOut！”，表示充电结束。同时，无线充电系统设
定充电时间，可以避免电池充电时间过长而损坏电池。 3系统测试试验
用欧姆的电阻当负载，用万用表的直流档测电阻上的电流及电压。在耦合变压器的原边申联一个一欧姆的电阻，用示波器测此电阻上的电压波形和耦合变压器原边的波形，用手工积分的方法，粗略的估算输人功率的大小。数据记录如表1所示：
由以上数据可以看出，随着的增大，I，Wout先增大，后减小， Win不断减小，n不断增大，由此可知，当颠率越高时，耦合变压器
效率越高。其最好效果在20KHz左右， 4结语
该设计突破以往我们日常生活中的便携电器带线充电的的传统模式，使“隔空充电"的想象成为了现实，
(1)用反相器进行方波的放大，将反相器Vcc接8.3V，峰峰值5V 的方波就可以就可以放大成峰峰值8.3V的方波，再一次放大，就可以放大成峰峰值12V的方波。驱动电流放大也通过简单的反相器并联实现。(2)H桥的供电电压是10.6V，但H桥桥臂是用峰峰值12V的方波驱动的，三极管b极电压比H桥供电电源电压还高1.4V，可以实现超饱和导通，四个三极管导通时Uce基本上都等于零，三极管基
本不会发热，既减低能耗，还能保护三极管，免过热被损坏。参考文献
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作者简介：何锡式：男，1964年8月，籍潮北武汉，式汉东湖学院副教投，研究方向：过程控制
罗雷君，男，1990年11月，籍黄：湖北省通城市，武汉东湖学院学生，研究方向：通信技术
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