无线充电技术的原理研究可以追溯到19世纪30年代,科学家迈克尔•法拉第首先发现了电磁感应原理,即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了 19世纪 90年代,爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手,也是后来的科学家尼古拉•特斯拉(Nikola Tesla) 证实了无线传输电波的可能性,并申请了首个专利。目前无线充电存在四种不同的商用技术,电磁感应技术、无线电波技术和电磁共振技术、电场耦合技术,几种技术各有特点。无线充电是指利用电磁波感应原理进行充电的设备,原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。
无线充电技术源于无线电能传输技术,无线充电已经问世很久了,应用也越来越广泛,尤其是手机电池,由STM32F103C8T6单片机核心板、LCD1602液晶显示、锂电池充电检测、无线充电模块、锂电池充电保护TP4056、升压稳压组成。1、通过无线充电器并接给锂电池供电,同时给检测是否再给锂电池进行充电。2、锂电池经过升压模块,给整个单片机系统及显示进行供电。3、显示充电式累计时间:达到进行充电计时, 达不到自动停止计时,计时格式时/分/秒/0.1秒。4、液晶显示是否在充电状态。无线充电器模块分两部分,一部分12V供电输出感应,另一部分接收感应输出5V给锂电池充电。
由STC89C52单片机、LCD1602液晶显示、锂电池充电检测、无线充电模块、锂电池充电保护TP4056、升压稳压组成。1、通过无线充电器并接给锂电池供电,同时给检测是否再给锂电池进行充电。2、锂电池经过升压模块,给整个单片机系统及显示进行供电。3、显示充电式累计时间:达到进行充电计时, 达不到自动停止计时,计时格式时/分/秒/0.1秒。4、液晶显示是否在充电状态。无线充电器模块分两部分,一部分12V供电输出感应,另一部分接收感应输出5V给锂电池充电。
电磁感应无线充电是应用最多的无线充电解决方案,高中物理课本就有提及的通过初级线圈一定频率的交流电,再利用电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应,事实上,电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感,中国本土的比亚迪公司,早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利,就使用了电磁感应技术。
磁场共振式无线充电由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量,是目前正在研究的一种技术。由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡,并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm,还无法实现商用化,如果要缩小线圈尺寸,接收功率自然也会下降。
基于MSP43O单片机的无线充电器设计无线充电系统主要采用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。如图1所示,系统工作时输人端将交流市 电经全桥整流电路变换成直流电,或用24V直流电端直接为系统供电。当接收线圈与发射线圈靠近时,在接收线圈中产生感生电压,当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相同时产生谐振,电压达最大值,具有最好的能量传输效果。通过 2个电感线圈耦合能量,次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电。
无线充电不仅仅是省去电源线,而是关乎到电源管理和便利性;也不仅限于感应式或谐振式充电。远场充电是创新关键。我们的电子设备需要足够智能,实现自身充电。然而,主要参与者拥有机会通过建立自身的充电技术来加快其普及。在无线充电商业化的早期阶段,基础设施公司面临太早过时的风险。