电磁感应技术在手机无线充电中的应用

王西平

摘要

手机的普及给人们生活带了便捷，然而不断增多的手机应用软件，加大了手机的耗电功率。繁杂的手机充电接口和缠扰的充电线给手机频繁充电增添许多不便。所以，人们不断尝试许多新的充电方式来提高手机充电的便捷性。在此背景下，本文通过对电磁感应技术原理的研究，提出了运用电磁感应技术来实现手机无线充电的技術应用。

【关键词】电磁感应 手机 无线充电

1 研究背景

现如今，世间各大大城市几乎人手一部手机，数以亿计的手机用户几乎都配充电设备，市场上不同的手机配有不同的充电接口和充电线电线，充电接口繁杂多样电线胡乱缠扰给手机用户充电及带来很大不便，同时也对资源产生巨大的浪费。在此背景下，人们逐渐开始对手机的无线充电技术进行研究。

2 最新研究进展

国外机构对无线充电技术的研究相对较早，美国、日本和韩国都相序对手机无线充电技术经行研究和技术测试，其中，美国在2009年就推出了第一款Palm Pre无线充电手机，通过线圈运用电磁感应技术实现手机充电，充电端口电压5伏，电流1安，有效使用距离仅为1厘米。在此之后，陆续又有多家美国、日本和韩国厂商推出多款不同技术的无线充电手机。

3 手机无线充电设计方案

在手机的无线充电技术中，现阶段常通常采用的技术方法有：电磁感应技术、磁共振技术、电场耦合技术、无线电波技术。本文将通过电磁感应技术的方法来实现手机无线充电功能。

运用电磁感应技术实现手机充电的技术原理是法拉第发现了电磁感应定律，这也就是所为的电磁感应现象，通过变化的磁场可以产生相应的电场现象。电场与磁场之间通过相互作用，可在同一时空下产生电磁波，其实质就是在一个闭合回路的导线中，当磁通量在发生变化时闭合回路线圈中会产生感应电流，在实现对手机进行充电的过程中换需要将此时产生的电流进行整流，使其成为直流电方可进行手机充电。

电动势与磁通量换算公式为：

公式里∈为闭合线圈中的感应电动势，dΦ/dt是时间变化中的磁通量，N是闭合线圈的匝数。

闭合线圈中产生的感应电场

公式中的C是线圈

通过电磁感应技术实现手机充电，首先需要搭建无线电磁感应接口电路，其电路主要分为：发射端口电路和接受端口电路，发射端和接受端分别是闭合线圈，发射端外接交流电源，交流电再通过整流电路将交流电变成直流电，再对直流电进行滤波，经过驱动电路与高频逆变电路产生高频交流电，所产生的高频交流电再经过放大器放大其能量，再将放大后的高频交流电通过闭合回路线圈将能量发射出去。接收端是和手机相连，接受端也是一个闭合回路线圈，在接收端与发射端在有效距离内时，当发送端发送能量时就会在与手机相连的接收端闭合线圈才生变化的磁通量，根据电磁感应原理，当闭合的线圈产生变化的磁通量的同时会在闭合的线圈中才生感应电流，此时，与手机相连的接收端闭合线圈中就有了感应交流电，而此时的电流是交流电，需要经过发送端同样的方法将其电流经过整流，将闭合线圈中的交流电转换成直流电，再经过滤波处理，从而产生稳定的直流电，其直流电可直接输入到手机充电器的输入端口，这就是电磁感应接口部分电量传输过程。图1是电磁感应接口框图。

通过电磁感应接口电路出来的直流电可以直接接入手机充电电路的电流输入端，经过滤波稳压处理，生成稳定的直流电，其通过充电控制器对手机锂电池充电。现在手机产品通常用的是锂电子，手机锂电池的能量密度很高，反复充放电使用次数高、使用寿命长，在高低温的环境下有很强的适用性同时其自放电率低。但是，手机锂电池对充电条件要求很高，错误的使用充电器或是未按照充电要求充电都会出现安全事故，所以现在各个手机厂商都会配备自己的手机充电器，虽然现在市面上有了标准化的通用手适配器或对外接口统一的USB接口。但充电过程中时常还是会才生电压或电流过高和电池过充放等现象出现，使充电过程带有很大隐患。因此，电磁感应接口电路输出端的电流在接入手机充电电路时还需要外围控制电路来实现对个手机的充电。图2为无线手机充电的系统总框图。

4 结论

现阶段，国内外关于手机无线充电的技术还不成熟，但是相关的产品已经上市。本文指出了几种现有无线充电技术，根据实际情况选用电磁感应技术来实现对手机进行无线充电，电磁感应技术在现阶段家用电器无线充电技术中较为常用，但也都是很成熟，与使用电磁感应技术给手机充电一样，都存在工作有效距离短，充电时间长和能效低等缺陷。虽然手机无线充电技术还不成熟，但相信随着今后新技术新材料的不断发展，手机无线技术会有新的突破，届时会大大提高手机用户使用的便捷性。

参考文献

[1]陈新.电磁感应无线充电的联合仿真研究[J].电子测量与仪器学报，2014.

[2]毕道治.21世纪电池技术展望[J].电池工业，2002，7（3-4）：205-210.

[3]郑如定锂离子电池和锂聚合物电池概述[J].通信电源技术，2002（05）.

[4]Patrick Heyer.先进的锂离子电池系统充电管理和保护[J].中国电子商情（基础电子），2011（08）.