试论电磁感应技术下手机无线充电的设计与实现

谢沛倪

【摘 要】本文以电磁感应技术为研究对象，重点考察在电磁感应技术下手机无线充电技术的实现，以供参考。不同于传统手机充电技术容易导致手机USB接口端损坏而且在使用过程中容易受到距离的限制，手机无线充电技术只需要增加线圈数，就可以增强线圈周围的交变磁场，从而便于手机远距离充电。

【关键词】电磁感应技术；手机无线充电；设计；实现

0 前言

基于电磁感应技术设计的手机无线充电主要是利用一种特殊的电子感应设备，将由总电源传感来的电力直接转变成能够直接用于给手机充电的感应电波，从而实现手机的无线充电，这也是手机充电充方式更新的必然发展趋势。与传统的有线手机充电相比，无线手机充电更不容易对手机的USB接口处造成损坏，且传统充电方式受到充电线距离的限制，而无线充电的使用范围比较远，更利用手机使用者使用。

1 电磁感应技术的手机充电原理

（1）电磁感应原理

电磁感应原理是由一次和二次两个线圈通过相互感应而产生电流的过程，同时电磁感应将一次线圈上的电流能量带到二次线圈上，即从电磁波传输的源头到接收的终端。在理想的电磁波传输过程中，一次线圈和二次线圈彼此是相互分离的，并没有任何的连接媒介，这也是无线电磁波传输的基本模型。而在实际的传输过程中[1]，由于线圈耦合在一次线圈和二次线圈之间存在一定长度的空气媒介，空气媒介会作为电磁波传输的中介阻碍部分电磁波的传输，因此一次线圈中的电流能量只有一部分能传递到二次线圈上，导致充电效率大大下降。因此在目前的手机无线充电器的使用过程中，建议手机与电源之间的距离越近越好，从而一次线圈和二次线圈之间的距离更短，电磁感应所产生和传输的能量也就越高，从某种程度上来说，距离越近，单位时间内手机能够接收的电量也就越多。

（2）电磁感应原理充电过程

手机无线充电在利用电磁感应技术进行无线充电的过程中，实际上是利用线圈内的能量传递将电源输出的交流电变成手机能够直接接收到的高频交流电。同时高频交流电能够与一次线圈实现联动，将线圈附近的单位空间距离内的磁场变成电磁场，从而能够被二次线圈即手机接收终端的线圈接收到产生高频电动感应，从而实现电量的传输。同时，现阶段已经在二次线圈附近加设滤波式电路，实现锂、锰离子电池对于手机的定向供电，从而实现无线充电的稳定、高效。

2 电磁感应技术下的手机无线充电设计

（1）手机无线充电过程

实际上，手机进行无线充电的过程中与上述所说的利用电磁感应原理进行充电的过程基本一致，首先需要利用线圈之间的感应对交流电源进行转变，实现电流的整流滤波，从而实现由谐振变换电路转变成可以被手机接收的高頻交流电，同时在线圈附近由于电磁感应就会形成高频电磁场，此时就能将电流处的能量转换成能够被手机接收的电量[2]。而在日常的充电过程中，为了延长充电器的使用寿命，大部分时间充电器都是处理休眠状态中。为了更快的启动手机充电器需要在感应电路中安装一定的信号接收装置，只有在接收信号之后，手机充电器才能启动工作。一般来说，这个信号主要是锂离子即由手机电池组自行发射的一种充电信号。

（2）手机无线充电过程整体设计

无线锂离子电池如果希望实现自动的无线充电，首先需要确保手机无线充电内安装有相关信号接收平台和管理平台。而手机内安装的软件在启动之后就会对手机内的电池组的锂离子进行检测，同时对锂离子电池的电压信号强弱进行检测。一旦系统检测出信号的异常或者表现出电压的不稳定时，软件系统就会关闭电量的传输渠道，对手机的电池和手机实现双重保护。并且软件系统也会通过灯光或者噪音等方式提示手机使用者关闭电量传输渠道，这也是手机智能化的一种体现。

实际上手机内的电量控制软件的运行过程为，首先将删除系统内的操作设置使其初始化，其次对手机电池组内的锂离子进行检测，在确认没有能量电量传输之后自行关闭系统。一旦系统通过对锂离子的检测发现存在电量传输，即自行发生电量的传输，则需要对电池距离电源的距离进行检测，如果位置过远影响电流传输效率则需要用噪音或者灯光提示手机使用者正确放置手机的位置。最后，在系统通过检测后发现电池的位置摆放正确之后，需要对电磁的电压进行检测。经过相关实验证明，能够被锂离子电池正常接收的电压是在2.9-4.2V[3]的范围内，过大或者过小的电压都会影响充电效率。因此一旦充电的电压不在2.9-4.2V的范围内，系统就会发出警报声，并且需要注意电压不稳定的警报声与上述电池位置不正确的警报声不一样，在持续10s后并自行关闭电量传输。除此之外，在检测并调整传输电压之后，系统需要检测电路是否打开，只有在确定上述步骤没有存在任何问题后，才会打开传输线路进行电量传送。同时在充电的全过程中，系统可以自行控制充电过程的开启或者关闭，或者由手机使用者随时关闭电量传输过程，并不需要等到充满电后才能关闭传输电路，这也是现阶段无线手机充电器的工作基本过程。

3 结束语

综上所述，无线充电技术已经成为未来电子产品的必然发展趋势。无论是三星手机新研发的手机产品，还是苹果公司即将推入市场的苹果8都宣布已经实现了手机的无线充电技术，而未来的电子产品市场也必然是属于无线时代的。从有线到无线，电子产品实现翻天覆地的新变化。但是在设计手机无线充电时，要注意要保持充电电压的稳定，实现快速稳定、安全、稳定的手机充电。

【参考文献】

[1]杨小伟.基于电磁感应技术的手机无线充电器设计与实现[J].大科技，2017（16）：69-71.

[2]顾伟伟，贾搏睿，王鑫怡，等.手机锂电池无线充电器设计[J].电源世界，2017（6）：26-29.

[3]刘志强，高大林，薛正跃，等.手机无线充电技术的研究[J].科学中国人，2017（15）：98-100.