无线充电原理解析和一种无线充电器的制作

无线充电原理解析和一种无线充电器的制作

黄登成   许超然

四川省广播电视局520台

摘要：本文以一种无线充电器的制作为例阐述无线充电工作原理，理论和实操结合，以便于其他爱好者可以借鉴，DIY属于自己的无线充电器。

关键词：无线充电器   电磁感应   原理分析   DIY

无线充电虽然不是近来才发现并运用到实际的一种电磁感应技术，但被普遍的运用到生活中是在近10年来电子产品的智能化，蓄电池的轻量化、储能更多工作更久才得以广泛应用。在锂电池、石墨烯电池的普及下，更多产品可以脱离有线电源而工作更长时间，有了这个保障，无线充电应用技术也就顺利实施。扫地机器人、无线吸尘器、智能客服机器人、无线耳机、智能手表、手机无线充电、无线充电宝等，这些无线充电的电子产品就应运而生，并且受到广大用户的喜爱。作为一个电子爱好者，自己DIY了一种无线充电器，现在分享给广大爱好者，供大家相互借鉴。

在详细介绍制作步骤前，先介绍一下无线充电的原理。无线充电除了可以利用电磁感应来实现，还有谐振式无线充电原理，这里介绍利用电磁感应对需要充电设备进行电源储能的情况。电磁感应是指通过磁场中的电场变化或电场中的磁场变化,使得磁场中的电荷产生运动的现象。电磁感应原理：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应（Electromagnetic induction），产生的电流叫做感应电流。电磁感应原理在我们日常生活中应用的非常广泛，小到各类电动马达，大到各种交流发电机。

而无线充电器就是将这一原理应用到充电中。无线充电器的主要组成部分包括一个发射器和一个接收器（如智能手机）。发射器，在发射端无线充电器将电源线的电压转换成高频的电流，通过电流产生变化的磁场，然后由发射线圈发射出去；接收器，则利用电磁感应原理将磁场中的能量转化为电能进行充电。发射器中的线圈通过交流电的作用产生高频振荡,进而形成变化的磁场。接收器中的线圈会感应到磁场并由此产生电流。

无线充电器还具有双向通信功能，它可以实现电量检测和管理，以确保正常的充电过程。以无线充电的手机为例，目前市场上出售的无线充电手机，都支持Qi协议，但是Qi协议充电比较慢，所以各大国产手机厂商纷纷推出自己的快充方案。因此如果想实现快充就需要在制作合适我们自己手机的无线充电器的时候准备一个相应厂商的快充充电宝或者电源适配器。

以下是DIY制作过程。准备电路原理图中所需要的各个电子元器件，两个IRF3205 MOS管，两个10K欧姆上拉电阻，两个1N4007整流二极管，两个220欧姆上拉电阻，一个470nf/630V涤纶电容，两个110uh的电感，两个0.8mm20圈的绝缘感应线圈，一个USB电源线。

首先将两个大功率场效应管安装在两个绝缘的散热片上，尽量两个贴在一起这样缩小体积，再将两个10K欧姆电阻作为两个MOS管的上拉电阻，焊接在栅极和源极之间，每一个MOS管焊接一个，这是两个完全对称的电路。再按照电路图焊接两个1N4007整流二极管，1N4007整流二极管作为MOS管的保护二极管，防止MOS管被电感的反向电动势击穿，二极管跨接在MOS管的栅极和漏极之间，这个构成一个ZVS电路，ZVS电路采用不同的负载，它就具有不同的功能，在这里我们用它来制作一个手机的无线充电器。接着我们焊接220欧姆上拉电阻，这一个220欧姆的电阻焊接在MOS管的栅极，作为它的上拉电阻，与上拉电阻一起进行分压。将这个470nf/630V的高耐压薄膜电容作为电路当中的谐振电容，而两个110uh的电感把它焊接在MOS管的漏极和电阻上，每边焊接一个。电感是一种储能元件，它与电源电压一起进行叠加，提升电压之后给MOS管漏极供电。而0.8mm20圈的绝缘感应线圈作为输出负载，它是用绝缘线自己绕制的20个线圈，USB电源线作为一个电源供应，负极焊接在两个MOS管的源极，正极焊接在两个电感的公共端。焊接完后检查一下有无虚焊漏焊的，检查好后可以选择用一个充电宝作为电源或者用手机电源适配器作为电源供应，另外绕制一个0.8mm20圈的绝缘感应线圈作为接收端，可以连接一个小灯泡做测试，将接收线圈与发射线圈重合这时小灯泡就会亮起来了，如果将具备无线充电的手机放在发射线圈上手机就会感应到电流进行充电。这样做出来的是一个裸露的电路，用一个小盒子封装起来就可以更美观也避免电路暴露出现意外，这个适合自己DIY做一个礼物送人，比如无线感应小台灯。

小结：本次分享是对电磁感应的一次应用，是对无线充电的一次自我尝试，希望能为大家提供一种思路，将理论和实践相结合，提升大家对相关知识的理解和兴趣。