手机无线充电系统设计论文

手机无线充电系统设计目录内容摘要.........................................................1关键词...........................................................1Abstract.........................................................1Keywords........................................................1第一章绪论......................................................21.1手机无线充电系统的概述..................................21.2手机无线充电系统的特点..................................31.3手机无线充电系统的目前状况..............................4第二章手机无线充电的分类........................................52.1电磁感应充电............................................52.2无线电波充电............................................52.3电磁共振充电............................................6第三章手机无线充电系统原理与结构................................73.1手机无线充电系统原理....................................73.2手机无线充电系统设计....................................9第四章手机无线充电系统的展望...................................144.1手机无线充电系统标准化.................................144.2手机无线充电系统的未来市场.............................15结束语.........................................................17参考文献.......................................................18致谢...........................................................19内容摘要：随着现在科学技术的不断进步，手机等通讯设备的功能越来越多。但是每款手机都有一款与之匹配的充电器。这样既会因为循环使用导致插头的损坏或者不牢固，产生漏电的危险，还会浪费资源，增加产品的成本，不环保，给人们的生活带来很多不便。虽然目前手机无线充电系统已经上市，但是有很多不足之处。基于此，本论文通过对手机无线充电系统的分析与展望，让读者对手机无线充电系统的了解更进一步。关键词：手机无线；充电系统；分析；展望。Abstract：Withthecontinuousadvancementofscienceandtechnology,mobilephonesandothercommunicationdevicesmoreandmorepowerful.Buteveryphonehasamatchingcharger.Sonotonlybecauseofrecycledleadtodamagetotheplugornotsecurely,resultingintheriskofleakage,butalsoawasteofresourcestoincreasethecostoftheproduct,environmentaldamage,causedmuchinconveniencetopeople'slives.Althoughwirelesschargingsystemformobilephonesalreadyonthemarket,buttherearealotofinadequacies.Basedonthis,thepaperbyphonewirelesschargingsystemanalysisandProspectsreadersphonewirelesschargingsystemfurther.Keywords:Mobilewireless;chargingsystem;analysis;outlook.第一章绪论1.1手机无线充电系统的概述1.1.1引言随着社会的不断发展和信息化的加快，随时随地保持沟通交流对人们来说越来越重要，同时对移动通信设备的质量和服务要求也越来越高。随着智能手机和3G手机的越来越普遍，在手机功能越来越多和手机屏幕越来越大的同时，手机的耗电量也迅速攀升。据调查，移动上网的功耗是传统语音业务的2—3倍。所以待机时间的需求不跟以前一样只局限于特定群体，而是逐渐发展成为了一种普遍需求。目前手机主要使用锂电池，据市场调查显示锂电池技术在短期内不会有重大的突破，燃料电池目前还没有达到实用化阶段。手机待机时间的长短很大程度取决于电池的性能，要想延长待机时间目前只有增大电池体积，而这样会使手机的便携性降低，影响手机外观。具有统一标准的手机无线充电系统将具有多机共用，满足特殊场合的使用需求，节省大量的原材料，保护环境等诸多优势。手机无线充电系统可以够满足人们随时随地的充电需求，这就解决了因为手机没电而带来的不便。1.1.2手机无线充电系统的发展史克尔·法拉第在19世纪30年代，在试验中发现了随着周围磁场的变化可以产生电流。爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉在19世纪90年代，就曾提出无线电力传输的构想，并成功申请了一个专利，由于当时的技术非常落后,最终以效率低且存在危险而放弃。香港大学电机系讲座教授、电力电子学科组组长许树源教授在20世纪90年代，曾成功研制出“无线电池充电平台”，需要产品与充电器接触，它主要利用的是近场电磁耦合原理。美国麻省理工学院的马林·索尔贾希克（MarinSoljacic）等人在2007年初，使无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源，“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡。最近，英国一家公司利用电磁感应的原理发明了一种新型无线充电器，它能够使手机和其它设备进行充电，并可以在同一时间的多个手机和设备进行充电。1.2手机无线充电系统的特点不需要手机连线进行充电是手机无线充电系统最大的特点，它的原理是利用电磁感应、无线电波、电磁共振等。手机进入无线充电器的覆盖区域就能够进行自动充电，这样节省了空间和资源。随着科技的不断发展，手机无线充电系统通过电脑的控制，每秒钟充电的电量大概是现在的一百五十倍。所以，这一系统能在将来得到广泛的应用[1]。对于手机无线充电系统来说，方便是最主要的，除此之外，手机无线充电系统还更安全，因为没有了外露的连接器，所以跑电、漏电等安全隐患就彻底避免了。有人担心辐射的问题，就像几年前对wi—fi和手机天线杆的担心一样。这种担心完全是多余，手机无线充电系统这一技术最先在净水器中试用，至今已经有9年时间了，其安全性已经得到了40个国家的验证，肯定不会对人体和环境带来危害。据介绍，无线充电大致上是通过磁场输送能量，而人类以及人类身边的绝大多数物件都是非磁性的。无线充电系统还有一个好处就是省电，虽然目前手机无线充电系统的效能接收在70%左右，和有线充电设备相等，但随着科技的发展其效率还能提高很多，而且手机无线充电系统具备电满自动关闭的功能，这样就避免了不必要的浪费。现阶段，手机无线充电系统还没有成熟的技术与先例，处于起步阶段。手机无线充电系统的不足之处主要有：功率小、效率差、距离短等，并且如果一些没有安全保证的手机电池进入充电区可能会导致意外火灾。那么解决效率与安全的问题是新设计的无线充电系统的目标。1.3手机无线充电系统的目前状况无线充电技术是一个新兴的技术，其发展的十分迅速。目前全球主要的无线充电标准是Qi标准，由全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟推出。无线充电联盟覆盖无线充电解决方案各生产环节，其成员包括Verizon，NTTDocome，诺基亚，三星，德州仪器，华为等公司。在2010年9月，无线充电联盟将该标准引入中国。但未能成为消费者关注的焦点，因为2年多来真正采用该技术标准的产品在市场上并未形成一定气候。目前的手机无线充电技术需要让被充电设备在2.45cm范围之内，即近磁场无线充电。例如：诺基亚手机Lumia920。诺基亚希望不断扩大手机无线充电的版图，让它像wi—fi一样无处不在。第二章手机无线充电的分类电磁感应充电、无线电波充电和电磁共振充电是目前最基本的三种无线充电技术。2.1电磁感应充电对于手机无线充电方式来说，最重要的一个方法就是通过电磁感应充电。它相对于传统的传导充电方法有很多优势，如：适应性、安全性与自主充电方面。电磁感应充电是一种适应任何天气，能够安全、高效地进行充电方法。电磁感应充电利用了电磁感应原理。它是先在初级和次级线圈中产生感应电流，具体来说，就是放在变化磁通量中的导体，会产生电动势，随着闭合电路的磁通量发生变化，那么在闭合电路中就会产生感应电流，然后将能量从无线充电设备传输的手机电池当中。电磁感应在不同频率物体之间的信号是非常弱甚至是没有的，它只有在两个共振频率相同的物体之间才能有效地传输能量。电磁感应不仅揭示了电与磁之间的关系，还为电与磁之间的相互转化奠定了基础[2]。2.2无线电波充电相对于电磁感应来说，无线电波充电是一种比较成熟的无线充电方式，无线电充电又称电波接收型，最大发送距离长为10m，但是，能够接收的功率很小，只有几mW-100mW。因此，其主要用途是在便携式终端中提供待机时消耗的功率。无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。它是用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术，用户只需要将充电设备放在一个“平板”上即可进行充电．通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的．2.3电磁共振充电电磁共振技术正处于发展阶段，但是也可实现无线充电功能。当振荡电路为非理想状态而有电阻时，电阻发热，成为阻尼振荡；当振荡电路中有外加的周期性电动势作用时，将成为受迫振荡；当外加电动势的频率与电路自由振荡的固有频率w相同时，振幅达最大值，叫电磁共振。2008年，英特尔公司的工程师们共同研究，曾以该项技术作为基础，在距电源一米多远的地方让一个60瓦的灯泡发光，其中传输效率也保持在了百分之七十五。手机研究者的下一个目标将是利用无线方式对经过改装的手机进行充电。不过，要想实现这一目标并不是那么简单的，还需要同时解决好电磁场干扰电脑其它元器件正常工作的问题[3]。第三章手机无线充电系统原理与设计3.1手机无线充电系统原理3.1.1电磁感应原理目前手机无线充电系统主要采用的是电磁感应原理。1820年，奥斯特电流磁效应的发现，第一次揭示了电能产生磁。善于抓住新事物的苗头，勇于创新的法拉第，围绕这一课题，他以锲而不舍的精神，精心研究实验长达十年之久，终于在1831年首次发现了电磁感应现象，并总结出来电磁感应定律。即：不论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。其表达式为：dtd-上式中的符号是楞次定律的数学表示，表明感应电动势的指向。电磁感应原理就是通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。手机无限充电系统的结构如图1所示。图一无线充电系统框图3.1.2自感当一线圈中的电流发生变化时，它所激发的磁场使得通过线圈自身的磁通量（或磁通匝链数）也在变化，从而