便携设备感应式无线充电系统：谐振原理与性能优化

本文主要研究了一种基于感应式的无线充电系统，针对便携式电子设备的需求，它实现了自动识别充电目标并具备输出过压保护功能。这种系统的核心在于感应式无线电能传输变换器的工作原理，它采用的是近场传输方式，工作在谐振频率点上，以确保高效的能量传输。 1. 感应式无线充电原理： 感应式无线充电是利用电源侧线圈产生的交变磁场，通过磁耦合传输到负载侧线圈，将电能转化为能量。这种技术在近场区域内，能量主要以电磁形式转换，且当线圈工作在谐振频率时，能实现能量传输的最大效率。 2. 谐振单元模型： 研究中采用了串联补偿谐振变换器，包括在变压器原、副边的串联谐振电容C1和C2。通过全桥逆变电路，精确控制输出脉冲频率，使之接近谐振频率，从而优化能量传输。发射端线圈产生的高频交变磁场在接收端通过电感Ls和电容C2组成的谐振电路进行接收，当两者谐振频率匹配时，耦合系数达到最大，传输效率最优。 3. 系统特性： 与独立传输方式相比，这种感应式无线充电系统具有更高的功率密度和更低的硬件成本。实验部分通过分析接收端线圈与发射端线圈之间的距离变化以及负载状态对传输效率的影响，验证了理论模型的有效性。接收端线圈与发射端线圈的共振条件对于保持高效传输至关重要，任何偏离都会导致效率下降。 4. 等效电路模型： 为了便于分析和设计，文章构建了无线能量传输的等效电路模型，其中包括发射和接收线圈的高频内阻、自感以及串联谐振电容，这些参数在系统设计和性能优化中起到关键作用。 总结，本文深入探讨了感应式无线充电技术的原理、系统架构以及实际应用中的关键技术参数。通过实验验证，证明了这种系统在便携式电子设备无线充电中的可行性和优势，为无线充电技术的发展提供了有价值的参考。