无线充电走进生活*

候喜静，孟凡波，张海涛,王哲，潘兴民

(佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154000)

0 引言

人们外出时总会遇到忘记给手机充电和带手机充电器的这种情况，即使有充电器也不一定能找到充电插座，所以很多人便携带移动电源，其体积和质量都不小，对于女孩子来说携带很不方便。而本文则将无线充电技术引入生活，从此便不需要携带移动电源了。

从1820年电流可以产生磁场被安培发现开始，许多物理学家便开始关注电与磁，1831年电磁感应现象被法拉第发现；1864年电磁场方程被麦克斯韦建立，用数学的方法描述了电磁辐射。1988年翰鲍尔斯教授完成了“在1米的距离给60 W的灯泡充电，效率高达75%”这一实验。从此无线充电技术出现。

1 什么是无线充电

无线充电是什么，类似与WiFi一样，可想而知就是充电不用插线，很方便。理论上可以随时随地给手机等电子设备供电。但无线充电暂时还不能像WiFi一样传输那么远的距离，现在成熟的方案只能在10 mm以内的距离实现无线充电，一般为3～5 mm左右的距离比较好，这类无线充电的技术采用的是磁感应无线充电技术。以后还会有一些新的技术方案会量产。

2 无线充电方式比较

随着越来越多的科学家开始研究无线充电技术，随之四种无线充电方式诞生。

1) 磁共振方式，通过变化的磁场传递能量，接收端因为磁通的变化感应出电流。用谐振器件(电感和电容)使发射端和接收端达到特定频率从而产生磁场共振，其特点是传输效率高，缺点是成本较高，很难实现。

2) 无线电波方式，在电源处安置一个电磁波发生器，再通过发射天线将能量传输至接收天线，再将电磁波信号重新转成电能供设备使用。可这种电力传输方式也有着明显的弱点，缺点是电磁波受干扰大、传输效能低、对人体有辐射等。

3) 电场耦合方式，电场耦合无线充电方式具备电极薄、电极发热低等优点，缺点是电场耦合无线充电都是采用整块极板的方式，提升充电效率是目前无线充电最核心的问题,终端与电源端充电接口未精确对准时充电效率会大幅降低，因此不考虑使用。

4) 电磁感应方式，通过线圈进行能量耦合来实现能量的传递。工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电。经过有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。通过线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接收转换电路变化成直流电为电池充电[1]。

3 无线充电设计

对于采用电磁感应原理的无线充电技术，我们采用基于XKT-412和T31681728芯片的无线供电模块。T31681728和XKT-412芯片专门用于接收端和发射端。发射端产生振荡，而接收端的振荡频率与发射端一致，此时会产生共振，传输电能。因此采用电磁感应方式中基于XKT-412和T31681728芯片的无线供电模块。

图1 XKT-412和T3168172

“变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场”是一个磁与电之间的相互联系和转化的关系，是电磁感应现象的体现。我们知道闭合电路和穿过闭合

电路的磁通量发生变化是电磁感应的两个必要条件。

由于磁通量变化而产生感应电动势的现象叫做电磁感应现象。近代物理领域中最伟大的成就之一便是电磁感应现象的发现。其发现不仅为电、磁之间相互转化奠定了基础，而且为揭示电与磁之间的内在联系，使人类获取巨大而廉价的电能做出贡献，带来了一场重大的技术和工业革命。

4 结语

无线充电不仅解决了家庭中线路问题，为人们的出行提供方便，使我们的生活越来越智能化。随着科学技术的发展，人类已经完成从有线通讯时代成功步入到无线通讯时代，以此类推普及无线充电的时代已经到来，无线充电技术目前有四种较为成熟的方式，无线充电的市场已经被电磁感应式成功地开辟了，更为牢固的是电磁共振式的理论基础，随着技术的发展共振式原理也可以实现无线充电。相信在不久的将来，无线充电会走进千家万户，人们也不会为“线”所烦恼。