无线供电技术的设计与应用.pdf

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1、测评与应用AssessmentandApplication无线供电技术的设计与应用DesignandApplicationofWirelessPowerSupplyTechnology李文君（山东科技大学研究生学院,山东青岛266510）LiWen-jun(GraduateschoolofShandongUniversityofscienceandtechnology,Shan-dongQingdao266510)摘要：无线供电技术是一种新的供电方式，它的特点是方便安全，无需任何物理上的连接，电能可以无接触地传输给负

2、载。该文通过介绍电磁感应原理和简易的无线供电模型，对其进行初步的研究和探讨。关键词：电磁耦合；无线供电；电磁波中图分类号：TM332文献标识码：A文章编号：1003-0107(2011)08-0040-02Abstract:Wirelesspoweringsystemisanewtechnique,whichisconvenientandsafe.Powerenergycanbetransferredtotheloadwithoutanyphysicalconnections.Basedonelectromagnet

3、iccoupling,thispaperpresentsasimplewirelesspoweringprototype,aswellasitspri-maryanalysisanddiscussion.Keywords:ElectromagneticCoupling;Wirelesspowering;ElectromagneticwaveCLCnumber:TM332Documentcode:AArticleID:1003-0107(2011)08-0040-021引言该系统相当于分离式疏松耦合变压器，为防止漏磁过

4、大所产生的电磁辐射对人体的影响，我们可以减少原边和副边间的近年来，各种低功耗设备器材，如：手机、医疗仪器、检测空隙。仪表等越来越多，采用有线连接供电或对电池充电时，需要一个充电器，一端与市电相接，另一端连接在设备上，频繁使用会造成接插危险、阻碍运动等缺点，而无线供电技术则能有效3系统构成与分析解决上述问题，因此，其研究被国际社会所关注。图2所示为一个简易的近距离无线供电系统的结构图，无线供电技术就是通过电磁场感应原理，将电能以无线发射端由原线圈，原磁心和控制电路组成，接收端由副线圈，的方式传输给负载。这种近距离无线供

5、电技术，给人们的生活副磁心，整流滤波，DC-DC转换器构成。当系统工作时，将负带来了极大的方便，可以轻易地给低功耗设备充电，因此，有载的接收线圈靠近发射线圈，通过电磁感应，发射端的能量即着广泛的应用前景。传输到接收端。2基本原理电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化。变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的，变压器由一个磁芯和二个线圈，即初级线圈与次级线圈组成，如图1所示。当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线图2简易无线电供电结构圈上感应

6、一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输在图2中，桥式逆变电路由四个PowerMOSFETQ1、Q2、至输出电路。一般的变压器的原边和副边由闭合铁心(或其他Q3和Q4构成。当Q1/Q4时导通时，Q2/Q3须关断；相反，当磁性材料)连接在一起，原线圈和副线圈之间紧密耦合，不可Q2/Q3时导通时，Q1/Q4须关断。Q1/Q4和Q2/Q3轮流开通，可分离。以将直流电逆变为交流电，为发射端线圈提供交流电流，开关频率f=100kHz。由于PowerMOSFET存在着较大的输入电容，驱动电路为开关时的充放电提供了足够大的电流

7、，保证了足够的开关速度。为了保证Q1和Q2能够正常开启，其控制电压需大于DC值与MOSFET开启门限电压之和。通过电磁感应，副线圈感应出交变的电压，经过整流器滤图1一般的变压器波后变为直流电压，之后再经过DC-DC转换器，输出指定的本文介绍的无线供电原理与变压器类似，其装置与一般电压值给负载供电。变压器所不同的是，初级线圈与次级线圈处于两个分离的各由于原线圈和副线圈的电感、耦合系数等因素的互相关自部件中，没有任何物理上的接触，线圈间的耦合比较松散。联，上述电路的完整分析比较复杂，下面只进行简单的分析。40绿色质量观察

8、在忽略线圈的分布式电容、电阻和磁芯损耗电阻等的影响下，将两组谐振电路的电容值和电感值代入式(2)中，分别有：图2所示的简易等效电路图如图3所示。2πf·L1,leak=2πf·(1-K2)L1=1(3)2πf·C1K2L12πf·L1,m=2πf·K2·L1=L2(4)2πf·C2式(3)和式(4)为估算电容C1和C2提供了依据，还需要与试验的