非接触式手机充电系统关键问题研究

摘要

人们日常使用的电子产品（如手机、相机、MP3等），无一例外都需要充电。传统的充电方式采用引线充电，通常一个电子产品配备一个充电器，使得每个家庭有多个充电器堆积;同时，引线充电还必须在电子设备上留有专用的充电接口，每次充电直接插拔充电器，极易引发电火花、接口损坏等问题。非接触感应充电由于充电器与待充电子产品之间没有接点，不会产生电火花，也无需担心接点的耐久性、接触不良、短路以及因进水等导致的漏电现象。选择非接触感应充电技术作为研究课题，其研究成果将带来良好的社会意义。
　　本课题主要研究内容如下:
　　首先，本文设计了一种符合Qi标准的松耦合变压器，其耦合能力取决于耦合系数K值的大小;利用Maxwell软件建立松耦合变压器仿真模型，分析线圈匝数、线圈直径、线圈间距、线圈偏移量、屏蔽体形状、厚度以及屏蔽体与线圈之间的距离对耦合系数K的影响。
　　其次，对松耦合变压器的互感模型进行了谐振补偿，理论分析8种初、次级谐振补偿电路，推导出补偿电容公式，通过对比负载获得功率的大小，选择最适合本系统的补偿方式，从而优化电路性能，提高系统的传输效率。
　　最后，利用Simulink软件搭建系统仿真电路，对系统主电路进行仿真，得到系统输出仿真波形，形象直观地显示电流与电压之间的关系。最后通过理论研究与仿真分析，验证了输出电压与输出电流符合本设计的要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．3 研究意义

1．4 研究内容

第2章 非接触充电技术

2．1 非接触充电技术的类型

2．1．1 非接触感应方式

2．1．2 磁耦合共振方式

2．1．3 电波辐射方式

2．1．4 三种充电方式对比

2．2 非接触感应充电系统组成

2．2．1 整流滤波电路

2．2．2 高频逆变电路

2．2．3 初级和次级补偿

2．3 设计要求

2．4 本章小结

第3章 松耦合变压器设计

3．1 Qi标准A11型线圈

3．2 松耦合变压器仿真

3．2．1 线圈匝数N对耦合系数K的影响

3．2．2 线圈直径D对耦合系数K的影响

3．2．3 初、次级线圈之间的偏移量对耦合系数K的影响

3．3 屏蔽体的设计

3．3．1 次级侧屏蔽形状对耦合系数的影响

3．3．2 次级屏蔽厚度对耦合系数的影响

3．3．3 次级侧屏蔽与次级线圈之间的距离对耦合系数的影响

3．3．4 初级侧屏蔽形状对耦合系数的影响

3．3．5 初级侧屏蔽厚度对耦合系数的影响

3．3．6 初级侧屏蔽与初级线圈之间的距离对耦合系数的影响

3．4 仿真结果

3．5 本章小结

第4章 非接触感应传输系统的补偿

4．1 系统的补偿

4．2 系统的补偿方法

4．3 八种补偿方式的对比

4．4 本章小结

第5章 系统主电路设计与仿真

5．1 系统主电路设计

5．1．1 初级侧整流滤波电路

5．1．2 高频逆变电路

5．1．3 补偿电路

5．1．4 次级侧整流滤波电路

5．2 主电路仿真

5．3 系统传输效率

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士期间研究成果