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近年来随着电子技术的快速发展,各种各样的电子设备进入了人们的生活,传统的有线充电方式具有的携带不方便,影响美观,安全性等问题更加突出。无线充电方式受到越来越多的重视和研究。电磁感应无线电能传输虽然属于松耦合,耦合系数较低,但在近距离,使用高Q值传输线圈并在线圈背面安装了磁屏蔽层后可达到80%左右的传输效率,加上其原理简单容易实现,该技术也是目前已有的无线充电器采取的主流技术。 本文首先探讨了磁感应无线电能传输的效率最大化、电容补偿提高传输效率、耦合系数与频率对传输效率的影响、频率分裂等问题。 传统的接收线圈一般采用绕制导线的方法制造,而印制线圈与之相比更加便于标准化制造和与电路集成。本文对印制螺旋线圈进行了建模,在低于20MHz时该模型的计算结果能与实验和仿真结果较好的符合,其对电阻的预测较文献[16][18][19]更加接近测量值。据该线圈模型提出了优化线圈Q值的设计方法。 对于支持自由放置的无线充电器,要求线圈表面各处磁场强度基本一致,对此,本文提出了绕制大线圈、并联多圈、以及小线圈阵列三种均匀磁场发送线圈设计方法,并联多圈的结构较绕制大线圈能实现更均匀的表面磁场,小线圈阵列结构较复杂,适用于多负载的情况。 最后,本文讨论了无线充电系统的电路模块组成,主要包括逆变电路、信号调制电路以及整流电路。重点分析了E类放大器在感应耦合无线电能传输应用中的参数设计问题,峰值整流电路的等效输入电阻及效率问题。