一种无线充电装置的设计与制作

孔德琛，胡海宁，王 莹

（上海电力学院，上海 201300）

一种无线充电装置的设计与制作

孔德琛，胡海宁，王 莹∗

（上海电力学院，上海 201300）

设计并制作了一套手机用的无线充电装置，通过该装置可以对手机进行无线充电，该装置也可以用来给移动电源、平板电脑等移动设备进行无线充电。

无线充电；手机；电源线；移动数码产品

21世纪是通讯的时代，人们对信息交流的移动通信要求越来越高，随着4G网络和智能手机的推广，手机的功能越来越强大，屏幕也越来越大。但是，手机的耗电量也急速攀升。增加电池的体积，固然可增加手机待机的时间，但是同时手机的便携性降低了。另一方面，尽管诸如蓝牙、Wi-Fi、等无线通讯技术发展，但要享受完全的无线生活，还要跨越一道障碍:电源线。因此，人们对无线充电方案的兴趣日益浓厚。

1　无线充电主流技术及其基本原理

到目前为止三种无线充电主流技术主要有三种分别为电磁感应式、磁场共振式、电波辐射式。（1）电磁感应充电式是使用最广的一种方式，其主要原理是利用电流通过线圈产生磁场实现近场无线供电。（2）磁场共振充电技术，该技术可以发送高达几千瓦的大功率［1］，同时电能可以发送3～4 m的距离。（3）无线电充电技术，又称为电波接收型，最大发送距离长为10 m，但是能够接收功率很小，不超过一百毫瓦［1-3］。

感应充电技术，是一种安全性较高无线充电方式，这种技术在许多领域得到广泛的应用，比如智能手机、平板电脑等移动数码产品。它由无线发送模块和无线接收模块组成。充电模块内有许多小型线圈，向不同方向产生磁场，可以将电能以磁场的形式发送出去。而安装在在电子产品上的接收线圈里，就会产生感应电流，从而实现电能的无线传输。图1所示为电磁感应无线充电原理。

图1　电磁感应无线充电原理图

2　无线充电接收模块的设计与制作

无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无线电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域。支持无线充电的智能手机从2011年夏季前后开始上市。但由于其价格高昂，没有得到广大消费者的青睐。笔者设想为手机（或移动电源）等数码设备制作一种简单实用的无线传能充电器，通过线圈将电能以无线方式传输给电池。只需把电池和接收设备放在充电平台上即可对其进行充电，免去接线的烦恼，同时可以对多种数码设备（手机、移动电源等）进行无线充电。其中，主要设计、制作电能的接收模块，并将所制作的接收模块安装在智能手机上，电能的发送模块直接购买无线充电手机专用的充电基座。

第一步设计出接收电路（图2）:

图2　接收端电路图3铜制接收线圈和微型电路板

第二步，制作出相应的电路板，铜制接收线圈，如图3所示。

图3　铜制接收线圈和微型电路板

第三步，拆下手机主板，找到主板的电源接入处的正负极，如图4所示

图4　主板电源正负极

第四步，将接收线圈接入主板电源的正负极上。

第五步，将接收线圈粘贴在手机后盖上，如图5所示。

图5　将接收线圈与主板电源正负极连接

第六步，合上后盖，检验无线充电效果。如图6所示。

图6　将接收模块安装在手机后盖上图7无线模块安装成功

3　结 论

实验结果，无线充电效果良好，1小时左右电池充满。本文设计的手机用无线充电模块结构简单，原理清晰，将本模块手工安装在手机背板内部，可以实现手机的无线充电效果。在制作过程中，无线充电接收模块从电路设计，到电路板的制作以及与手机电源的连接都有我们制作完成。手机用无线充电模块的制作使学生对电磁感应中常见的互感现象有了更加深入的理解，激发了学生的思维创新能力、动手实践的能力以及参与实验的热情和兴趣。

［1］ Chih-Jung Chen，Tah-Hsiung Chu，Chih-Lung Lin，ed. A Study of Loosely Coupled Coils for Wireless Power Transfer［J］.IEEE Transactions on Circuits and Systems II:Express Briefs，2010 vol.58 no.7，PP. 536-540.

［2］ 何秀，颜国正，马官营.互感系数的影响因素及其对无线能量传输系统效率的影响［J］.测控技术，2007，26（11）:57-60.

［3］ Meyer，P.，Germano，P.，Markovic，ed.Design of a Contactless Energy-Transfer System for Desktop Peripherals［J］.2011 vol.47 no.4，PP.1643-1651.

The Design and Manufacture of a Wireless Charging Device

KONG De-chen，HU Hai-ning，WANG Ying
（Shanghai Electric Power College，Shanghai 201300）

It designed and manufactured a set of wireless charging device of mobile phone by oneself.The device can carry out wireless charging for mobile phone，and it can also be used to give mobile power，tablet PC and other mobile devices for wireless charging.

wireless charging；mobile phones；the power cord；mobile digital products

O4-33

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.02.009

1007-2934（2015）02-0035-02

2014-11-13

上海电力学院课程建设项目（YKJ-2014010）；上海电力学院大学生科创项目（2012-10256-129）

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