一种简易型小功率无线电能传输系统的研究与设计

本文设计了一种基于电磁感应原理的无线充电系统，电磁感应耦合充电可以实现电能从电能发射侧到电能接收侧的无线传输。基于这种方式的无线电能传输系统主要有六个部分，包括变压、整流滤波、稳压、 *通讯作者。

随着科学技术的不断进步，手机、MP3、平板电脑、笔记本、穿戴手表等大量的小功率电子产品走进我们的生活。这些电子产品基本都是通过连接电源线来获取电能，然而电源线在很长一段时间内频繁的插合[1]，极易损坏，长期以往非常的不安全，而且充电标准不同的电子产品需要不同接口的电源线， 在易燃、易爆、高温、潮湿的环境下还容易发生安全事故。在有线充电过程中繁杂的电线不仅影响了设备的灵活性，整体环境也比较难看。对此，国内外专家学者做了大量的研究实验。2006 年7 月麻省理工研究团队利用电磁共振器和电源隔空点亮了一盏2 m 开外的60 W 的电灯泡[2]。2009 年，日本昭和飞机工业公司在AT international 会展上展出了基于电磁感应原理无线传输电力的非接触式电源供应系统。通过国内外的研究我们对于小功率系统也萌生了用无线充电来代替有线充电的想法。同时，本设计致力于采用简单的结构搭建整个系统、减小了体积、降低制造成本、在一定程度上提升了效率。

2. 基本原理 图1 所示为无线电能传输系统的等效电路图， 图中R1 是一次侧发射线圈的寄生电阻， R2 是二次侧能量接收线圈的寄生电阻，Rs 是电源内阻，RL 是负载等效电阻，L1 是发射线圈自感，L2 是接收线圈自感， CTx 表示一次侧谐振电容器，其电容大小为C1，CRx 表示接收侧谐振电容器，其电容大小为C2，M 是发射线圈和接收线圈之间互感， I1 是系统向能量发射线圈的输入电流， I2 是能量接收线圈向系统负载的输出电流。

Figure 1. Equivalent circuit diagram of wireless power transmission 图1. 无线电能传输的等效电路图