一种智能高效的无线充电系统

摘要

迄今为止，无线充电领域已形成了3种技术标准，分别是WPC（Wireless Power Consortium）联盟的Qi标准、Duracell Powermat公司主导PMA标准以及美国高通和韩国三星公司主导的A4WP标准。前两者均采用电磁感应技术但侧重的传输功率不同，而后者采用的是磁耦合共振技术。
　　本文基于Qi1.2标准设计了一种支持扫码触发无线充电的中功率15W智能高效无线充电系统。该系统支持微信APP扫描二维码触发无线充电功能，主要由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括无线充电发射器、接收器、扫码控制器电路三部分。发射器的功能是将输入的直流电能转化为无线电能并传输给接收器。接收器则会接收、利用这一电能。扫码控制器则控制着整个系统的打开与关断，当扫码成功后，系统开始工作。软件系统保证了功率传输的有序进行，控制着发射器与接收器之间的通信、扫码控制器与服务器之间的通信等。
　　该系统最大的特点便是智能化、高效率、支持无线快充和扫码控制。根据接收器负载的需要，系统逆变器半桥/全桥逆变模式的切换达到了最优化功率匹配的效果。同时该系统能够根据硬件上 Q值检测电路和软件中的校准功率损耗来识别金属异物（Foreign Object Debris），且能识别直径19mm的一角硬币。实验结果表明，本系统比普通无线充电系统的效率高13%。另外，该系统可支持10V/1.5A输出，适用于支持快充的手机，并能通过使用手机 APP扫描二维码触发无线充电功能。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 现阶段的发展及未来趋势

1.3 论文的主要内容

第二章 硬件系统简介

2.1 无线充电发射器简介

2.2 无线充电接收器简介

2.3 扫码控制器简介

2.4 本章小结

第三章 无线充电发射器的硬件电路

3.1 发射器硬件电路原理

3.2 主控芯片

3.3 节能化的供电电路

3.4 智能化功率匹配

3.5 基于Q值检测电路的FOD功能设计

3.6 电流检测电路

3.7 电路板的布线

3.8 本章小结

第四章 无线充电接收器的硬件电路

4.1 接收器硬件电路原理

4.2 接收器主控芯片

4.3 谐振、整流电路

4.4 输出电路

4.5 程序下载电路

4.6 本章小结

第五章 扫码控制器的硬件电路

5.1 功能分析

5.2 供电电路

5.3 网络模块

5.4 控制芯片

5.5 本章小结

第六章 软件系统及测试结果

6.1 软件系统

6.2 发射器、接收器端的软件控制

6.3 基于校准功率损耗计算的FOD

6.4 测试结果及分析

6.5 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间完成的学术成果