隨著科技的不斷發(fā)展，手機(jī)等通訊設(shè)備的種類不斷增多，人類已經(jīng)不再滿足傳統(tǒng)式的充電方式．這種方式的弊端就是循環(huán)使用充電設(shè)備會(huì)導(dǎo)致插頭的損壞或者不牢固，產(chǎn)生漏電的危險(xiǎn)．雖然現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了手機(jī)無線充電系統(tǒng)，但是還不夠完善．本文通過對(duì)手機(jī)無線充電系統(tǒng)的剖析，讓讀者進(jìn)一步的了解無線充電系統(tǒng)。

　　引言

　　早在上個(gè)世紀(jì)末期，手機(jī)無線充電設(shè)備就已經(jīng)誕生了．當(dāng)時(shí)，它以小巧便攜等特點(diǎn)受到了很多年輕人的關(guān)注．但是當(dāng)時(shí)的手機(jī)充電系統(tǒng)還是存在著很多弊端，例如傳輸距離短，難以讓不同廠商出產(chǎn)的手機(jī)充電設(shè)備兼容等因素導(dǎo)致手機(jī)無線充電系統(tǒng)并沒有廣泛應(yīng)用．

　　1，手機(jī)無線充電的發(fā)展史

　　自從兩個(gè)世紀(jì)前的三十年代，邁克爾·法拉第在試驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)了隨著周圍磁場(chǎng)的變化就會(huì)產(chǎn)生電流．時(shí)隔六十年后，尼古拉·特斯拉以愛迪生助手的身份在光譜輻射研究時(shí)成功申請(qǐng)了一個(gè)專利．當(dāng)時(shí)的科技非常落后，所以最終以效率低且存在危險(xiǎn)而放棄．又經(jīng)過了一個(gè)世紀(jì)的滯后，香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系許樹源教授對(duì)手機(jī)無線充電系統(tǒng)又做出了貢獻(xiàn)，但是此充電系統(tǒng)必須讓手機(jī)和充電器相接觸．2007年初，美國麻省理工學(xué)院的馬林·索爾賈希克（MarinSoljacic）帶領(lǐng)一些學(xué)生對(duì)無線充電又登上了一個(gè)更大的臺(tái)階，他們?cè)趦擅滓酝獬晒νㄟ^無線電流點(diǎn)亮了一盞家用燈泡．最近，英國一家公司根據(jù)電磁感應(yīng)發(fā)明了一種新型無線充電器，它看上去就像一塊塑料鼠標(biāo)墊，將手機(jī)等放在墊上就能充電，并且可以同時(shí)給多個(gè)手機(jī)設(shè)備充電。

　　2，手機(jī)無線充電的特點(diǎn)

　　手機(jī)無線充電最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要手機(jī)連線進(jìn)行充電，它是利用磁共振在手機(jī)無線充電器和手機(jī)之間通過空氣進(jìn)行充電，手機(jī)與充電器相感應(yīng)，那么線圈就會(huì)與電容器在手機(jī)充電器和手機(jī)之間形成磁共振．同時(shí)，無線充電可以節(jié)省空間，只要進(jìn)入到無線充電器的覆蓋區(qū)域就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)充電．在未來的發(fā)展中，還可以發(fā)展為通過電腦對(duì)手機(jī)芯片的控制來進(jìn)行充電，預(yù)計(jì)每秒中充電的電量是現(xiàn)在的一百五十倍．所以，這一系統(tǒng)可以在未來得到廣泛應(yīng)用．

　　從根本上說，雖然這一系統(tǒng)對(duì)處在充電場(chǎng)的人生命沒有危害的，其中的原因是電量是可以控制在同一頻率的共振中的線圈進(jìn)行傳輸．但對(duì)于這種新型的無線充電技術(shù)，很多人還會(huì)產(chǎn)生擔(dān)憂，就像幾年前對(duì)Wi－Fi和手機(jī)天線桿不放心一樣．現(xiàn)階段的手機(jī)無線充電技術(shù)只是剛剛的開始，并沒有成熟的技術(shù)與先例．我們面臨的缺點(diǎn)主要有距離短、功率小、效率差等因素．并且假如一些無安全保證的手機(jī)電池進(jìn)入充電區(qū)可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)意外，所以從最初出現(xiàn)無線充電設(shè)備到現(xiàn)在還沒有成熟的技術(shù)．新設(shè)計(jì)的無線充電系統(tǒng)想要達(dá)到目標(biāo)，那么解決效率與安全的問題勢(shì)在必行。

　　3，手機(jī)無線充電的實(shí)現(xiàn)方式

　　3．1 電磁感應(yīng)

　　對(duì)于手機(jī)無線充電方式來說，最重要的方法之一就是通過電磁感應(yīng)原理．只有在兩個(gè)共振頻率相同的物體之間才能有效地傳輸能量，而不同頻率物體之間的信號(hào)是非常弱甚至是沒有的，無線充電技術(shù)中的電磁感應(yīng)正是利用了這個(gè)原理．它是在初級(jí)和次級(jí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后將能量從無線充電設(shè)備傳輸?shù)氖謾C(jī)電池當(dāng)中．具體來說，就是放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)．也就是說只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，那么在閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．電磁感應(yīng)不近揭示了電與磁之間的關(guān)系，還為電與磁之間的相互轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)．

　　3．2 無線電波

　　相對(duì)于電磁感應(yīng)來說，無線電波是一種比較成熟的無線充電方式，無線電技術(shù)的原理在于，導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會(huì)產(chǎn)生無線電波．利用這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上．它是用相應(yīng)的線圈來發(fā)送和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號(hào)來進(jìn)行充電的的一項(xiàng)技術(shù)，用戶只需要將充電設(shè)備放在一個(gè)“平板”上即可進(jìn)行充電．通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，就達(dá)到了信息傳遞的目的．

　　3．3 電磁共振

　　電磁共振技術(shù)正處于發(fā)展階段，但是也可實(shí)現(xiàn)無線充電功能．當(dāng)振蕩電路為非理想狀態(tài)而有電阻時(shí)，電阻發(fā)熱，成為阻尼振蕩；當(dāng)振蕩電路中有外加的周期性電動(dòng)勢(shì)作用時(shí)，將成為受迫振蕩；當(dāng)外加電動(dòng)勢(shì)的頻率與電路自由振蕩的固有頻率ω相同時(shí)，振幅達(dá)最大值，叫電磁共振．2008年，英特爾公司的工程師們共同研究，曾以該項(xiàng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，在距電源一米多遠(yuǎn)的地方讓一個(gè)60瓦的燈泡發(fā)光，其中傳輸效率也保持在了百分之七十五．手機(jī)研究者的下一個(gè)目標(biāo)將是利用無線方式對(duì)經(jīng)過改裝的手機(jī)進(jìn)行充電．不過，要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并不是那么簡(jiǎn)單的，還需要同時(shí)解決好電磁場(chǎng)干擾電腦其它元器件正常工作的問題．

　　本文設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的無線傳能充電器，通過線圈將電能以無線方式傳輸給電池。只需把電池和接收設(shè)備放在充電平臺(tái)上即可對(duì)其進(jìn)行充電。實(shí)驗(yàn)證明．雖然該系統(tǒng)還不能充電于無形之中．但已能做到將多個(gè)校電器放置于同一充電平臺(tái)上同時(shí)充電，免去接線的煩惱。

　　4 無線充電器原理與無線充電器方案

　　現(xiàn)階段無線充電系統(tǒng)主要采用的是電磁感應(yīng)原理，即通過線圈進(jìn)行能量耦合實(shí)現(xiàn)能量的傳遞．充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)工作狀態(tài)時(shí)輸入端將交流電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電。

　　圖1 無線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　以上是無線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框架，那么具體來分其中包括發(fā)射電路，接收電路以及充電電路．

　　4．1 發(fā)射電路

　　現(xiàn)階段的主振電路都是采用2MHz的有源晶振作為首選振蕩器，經(jīng)過有源晶振的處理后的波形信息，通過濾波器的進(jìn)一步過濾，這樣就可以只剩下高層次的波形，這樣不近有利于更穩(wěn)定的波形輸出，還可以增大輸出效率．緊接著，波形信息傳輸?shù)搅巳龢O管，最后輸出到了線圈和電容組成的并聯(lián)諧振的回路當(dāng)中，向接收電路提供信息和能量．具體發(fā)射電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 發(fā)射電路
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　　測(cè)得與電容組成的并聯(lián)諧振回路的空芯耦合線圈的線徑為O．5 mm，直徑為7 cm，電感為47 uH，載波頻率為2 MHz。根據(jù)并聯(lián)諧振公式得匹配電容C約為140 pF。因而．發(fā)射部分采用2MHz有源晶振產(chǎn)生與諧振頻率接近的能源載波頻率。

　　4．2 接收電路

　　接收電路相對(duì)于發(fā)射電路要簡(jiǎn)單的多，具體連接方式如圖3所示．

　　4．3 充電電路

　　充電電路就是對(duì)發(fā)射電路傳輸?shù)浇邮针娐返哪芰拷?jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化后形成電流，從而達(dá)到對(duì)手機(jī)充電的目的，系統(tǒng)原理在圖4中展示。

　　圖4 充電電路

　　5 結(jié)束語

　　無線充電技術(shù)在很久以前就已經(jīng)出現(xiàn)，但還是不夠成熟，不夠完善．本文通過對(duì)手機(jī)無線充電設(shè)備的發(fā)展和特點(diǎn)進(jìn)行研究，和討論進(jìn)一步的了解了無線充電系統(tǒng)的工作原理．實(shí)驗(yàn)證明，雖然該系統(tǒng)還并不能應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，但已能做到將多個(gè)手機(jī)放置于同一充電平臺(tái)上進(jìn)行充電．隨著科技的發(fā)展，人才素質(zhì)的不斷提高，相信不遠(yuǎn)的將來，無論什么品牌的手機(jī)無時(shí)無刻都可以充電．那樣，無線電流就會(huì)像空氣一樣存在于整個(gè)世界.