手机无线充电系统的基本原理图解及文字说明

一、手机无线充电系统的基本原理图解之名词解析：

手机无线充电技术指的是不通过物理连接，而是通过空间中的电磁场的变化来将供电端的电能传输给手机电池的技术。

根据法拉第电磁感应理论可知，导体在磁通量变化的磁场中会产生感应电动势，如果该导体是闭合回路中的一部分，则会产生感应电流。

电磁耦合式手机无线充电技术就是根据这个原理工作的，与传统变压器工作原理类似，区别在于变压器的原副边线圈之间的耦合为紧耦合，即原副边之间的耦合非常紧密，往往将原副边线圈绕在同一个磁芯上，磁芯可以增加磁导通率减少损耗，故变压器的传输效率较高、传输功率也可以做得很大，但是也正是由于原副边绕在同一个磁芯上，使得变压器的原副边位置相对固定，灵活性差：

二、手机无线充电系统的基本原理图解之基本关系说明：

而手机无线充电系统的原副边之间采用松耦合，即原副边线圈之间的耦合比较弱，为了减小系统的体积和重量，通常不采用磁芯，而且原副边线圈之间位置不固定，副边可以在一定范围内自由移动，但是由于空气磁阻远远大于磁芯，很大一部分磁动势降分布在空气磁路上，导致传输效率偏低。由于松耦合结构漏磁大、原边线圈和副边线圈之间耦合系数小，所以不满足变压器原副边线圈电压和电流的匝比关系。

根据楞次定律和电磁感应理论可知，可以通过提高原边线圈电流变化率，即提高原边线圈电流频率，来增强原副边线圈之间的电磁感应强度，以提高传输功率密度，降低损耗，提高系统效率。但是频率过高又会增强电磁辐射，给电磁屏蔽设计造成困难，所以一般还需对原边能量发射机构和副边能量接收机构的耦合线圈进行补偿。

三、手机无线充电系统的基本原理图解之结构示意图：

感应耦合式无线充电系统的结构就比普通变压器系统结构更加复杂，其结构示意图如下图所示。

四、手机无线充电系统的基本原理图解之基本结构分析：

上图2.1所示的系统结构示意图主要分为两个部分，即能量发射部分（无线充电发射端）和能量接收部分（无线充电接收端）。

（1）能量发射部分又称无线充电发射端方案包括整流滤波环节、DC-DC变换环节高频逆变环节和能量发射机构。

220V的工频交流电经过整流滤波环节变换成稳定的直流电，然后经过DCDC变换环节将电压调节到一个固定值供给高频逆变电路，手机无线充电系统经DC-DC变换后的电压为5V。高频逆变电路将5V的直流电逆变成100K-200K的高频交流电，供给能量发射机构。能量发射机构由一个谐振网络组成，高频电信号经过谐振网络后产生交变磁场分布在耦合电感（线圈）附近的空间中，离耦合电感越近磁感应强度就越强。

（2）能量接收部分又称无线充电接收端方案包括能量接收机构、能量变换环节和用电设备。

能量接收机构一般由一个谐振网络组成，该谐振网络中的谐振电感可以在发射端产生的交变磁场中拾取电能，转变为高频的交流电，该电能经过能量变换环节（如整流、滤波等）后，供给用电设备，本文中的用电设备为手机电池。