本實用新型屬于電池無線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池無線充電電路。

背景技術(shù)：

當人類社會發(fā)展到信息化時代，各種各樣的電子產(chǎn)品如雨后春筍般走進了人們的生活。MP3，MP4，智能手機，平板電腦以及小型移動辦公設(shè)備，電子產(chǎn)品正在從單一化走向多元化，隨著功能集成度越來越高，電子產(chǎn)品屏幕越來越大，電子產(chǎn)品的耗電量也與日俱增。而電池技術(shù)卻沒能跟上電子產(chǎn)品的發(fā)展速度，很多智能手機用戶面對著每日一充甚至一日多充的窘境無可奈何。此外，現(xiàn)代人類的生活方式和消費觀念跟以前相比也發(fā)生了翻天覆地的變化。人們不再滿足于電子產(chǎn)品只具備普通的使用功能，而是希望電子產(chǎn)品同時具備時尚的外觀，前衛(wèi)的設(shè)計，更簡潔的用戶體驗。根據(jù)調(diào)查，許多消費者對于各種繁雜的電源線，數(shù)據(jù)線等電子產(chǎn)品配件的不通用感到十分的苦惱。人們需要隨時隨地都能使用的方便的充電裝置。

除了由于電子產(chǎn)品耗電量劇增帶來的市場需求之外，現(xiàn)有的電子產(chǎn)品通常有一個與之一一對應(yīng)的充電器，由此帶來資源的極大浪費和消耗；并且不同電子產(chǎn)品之間的充電器不通用也會給用戶帶來額外的麻煩。此外，現(xiàn)有的有線充電技術(shù)必須給電子產(chǎn)品專留一個充電接口，這正是電子產(chǎn)品發(fā)生浸水等故障的潛在威脅。

而無線充電技術(shù)由于沒有充電接口的束縛可以實現(xiàn)不同種類電子產(chǎn)品共用一個充電器，并且沒有電線的束縛，從而可以簡化人們的生活，提供給消費者更具現(xiàn)代化的用戶體驗。無線充電技術(shù)經(jīng)過了數(shù)年的推廣與演進后，到如今終于開始受到人們的關(guān)注。

無線充電是指具有電池的裝置通過電磁感應(yīng)等無線方式取得電力而進行充電。無線充電技術(shù)的出現(xiàn)，一是為了解決在現(xiàn)有電池技術(shù)跟不上電子產(chǎn)品發(fā)展的情況下，使用戶得到相對方便快捷的充電需求；二是可以將現(xiàn)有不統(tǒng)一的電子產(chǎn)品電源接口進行統(tǒng)一，解決充電設(shè)備通用性的問題；三是無線充電不需要外接充電接口，從而解決電子產(chǎn)品浸水問題，還可以防止灰塵進入電子產(chǎn)品。

無線電能傳輸是通過電磁波進行電力傳輸，從而省去電源線和插座的一種新型電源。通過電磁感應(yīng)方式實現(xiàn)無線電能的傳輸，其本質(zhì)是變壓器理論，開關(guān)電源理論與現(xiàn)代電磁理論的結(jié)合。通常來講，利用電磁感應(yīng)方式實現(xiàn)無線電能傳輸，應(yīng)包含電能發(fā)射端和電能接收端兩大部分。其示意圖如圖1 所示，如圖所示，首先，交流電通過整流濾波電路變成直流電，直流電再通過諧振變換電路得到高頻交流電，高頻交流電流經(jīng)發(fā)射模塊中的發(fā)射線圈，發(fā)射線圈會向空中輻射電磁波，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，此時處于變化磁場中的接收線圈就會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，從而實現(xiàn)了電能的無線傳播。而在接收線圈得到的同樣是交流電，所以還應(yīng)經(jīng)過一個整流變換電路得到直流電。

現(xiàn)在市場上電池的種類很多，但是在小功率電子產(chǎn)品的設(shè)計中，所用的電池基本上都為鋰電池。而鋰電池之所以會在小功率電子產(chǎn)品市場占據(jù)絕對的優(yōu)勢。將無線電能傳輸理論與鋰電池充電原理相結(jié)合，就構(gòu)成了鋰電池無線充電的基本理論?，F(xiàn)有的無線電能傳輸理論還處于發(fā)展當中，還需不斷完善，尤其是對鋰電池的無線充電技術(shù)領(lǐng)域。不過，已經(jīng)有公司和科研機構(gòu)在其熟悉的領(lǐng)域做出了一些無線供電產(chǎn)品的樣品，但這些樣品都具有功率小，傳輸距離短，傳輸效率低等限制，只能在有限的應(yīng)用場合中有其應(yīng)用價值。相對于無線電能傳輸理論的不成熟來說，鋰電池充電原理及充電電路已經(jīng)廣泛的被人們所認識，并且也已經(jīng)進行了大規(guī)模的運用，但急需進一步發(fā)展成熟鋰電池的無線充電技術(shù)，使得能夠提供一種功率大，傳輸距離遠、傳輸穩(wěn)定且傳輸效率高、安全性能更好以及電路結(jié)構(gòu)簡單的鋰電池無線充電技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的對鋰電池無線充電存在的傳輸效率低，穩(wěn)定性差、安全性低、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜等技術(shù)不成熟問題，提供一種鋰電池無線充電電路。

本實用新型的技術(shù)方案是：一種鋰電池無線充電電路，包括發(fā)射部分和接收部分，其中發(fā)射部分由振蕩電路、高頻功放電路以及發(fā)射線圈組成；接收部分由接收線圈、整流濾波電路以及充電電路組成；所述振蕩電路與高頻功放電路電連接，高頻功放電路與發(fā)射線圈電連接；接收線圈與整流濾波電路電連接，整流濾波電路與充電電路電連接；發(fā)射線圈與接收線圈為一對耦合線圈，它們通過電磁感應(yīng)的方式實現(xiàn)電能的發(fā)送和接收，其特征在于：所述高頻功放電路連接有給其提供工作電壓的直流穩(wěn)壓電路，該直流穩(wěn)壓電路包括變壓器、橋式整流電路、濾波電路以及LM317穩(wěn)壓芯片，其中，變壓器的輸入端連接220V交流電，變壓器的輸出端與橋式整流電路的輸入端電連接，橋式整流電路的輸出端與濾波電路的輸入端電連接，濾波電路的輸出端與LM317穩(wěn)壓芯片電連接，LM317穩(wěn)壓芯片輸出高頻功放電路所需的直流電壓；所述高頻功放電路采用場效應(yīng)管功放電路，其場效應(yīng)管為增強型N-MOS場效應(yīng)管，該場效應(yīng)管的柵極G連接控制信號，其源極S接地，且源極S與漏極D之間連接穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的陽極與源極S連接；場效應(yīng)管的漏極D連接電容C的一端，電容C的另一端連接LM317穩(wěn)壓芯片輸出的直流電壓端，電容C的兩端分別并聯(lián)有可調(diào)電容Cp以及電感L；所述振蕩電路采用NE555計時IC芯片構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩電路；組成耦合線圈的發(fā)射線圈與接收線圈使用多層空芯線圈。

上述LM317穩(wěn)壓芯片輸出的高頻功放電路所需的直流電壓為12V直流電壓。

上述多層空芯線圈具體采用貼片式耦合線圈，其發(fā)射線圈的形狀是圓形，直徑為 9cm; 圈數(shù)為 20；接收線圈的形狀是圓形，直徑為 9cm; 圈數(shù)為 20； 銅線直徑為 0.8mm，線圈高度為3cm,線圈繞線方式為密繞；線圈電感為L=480uH。

上述振蕩電路采用NE555計時IC芯片構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩電路，其NE555計時IC芯片的GND腳接地，GND腳即1腳，該1腳還分別連接電容C1及C2的一端，其中電容C1的另一端與5腳連接，C2的另一端同時連接2腳和6腳以及電阻R1的一端，電阻R1的另一端與可調(diào)電阻R2連接，可調(diào)電阻R2的另一端與NE555計時IC芯片的7腳以及R4的一端連接，R4的另一端與可調(diào)電阻R3的一端連接，可調(diào)電阻R3的另一端與8腳連接且同時連接至4腳。

本實用新型的有益效果：本實用新型采用電磁感應(yīng)方式，充分結(jié)合了磁耦合技術(shù)和開關(guān)電源技術(shù)。系統(tǒng)分為發(fā)射部分和接收部分，在12V電源供電下，接收端在2.5cm的距離內(nèi)能穩(wěn)定輸出4.2V充電電壓，實現(xiàn)了充電電流可調(diào)的鋰電池無線充電功能。并且，電路發(fā)射端帶有電路保護功能，能有效防止功率MOS管被尖峰電壓擊穿，短路等問題的產(chǎn)生。在接收端針對鋰電池充電的特點進行設(shè)計，有效的防止了鋰電池充電過程中可能出現(xiàn)的過充，溫度過高，電流過大等危險情況的發(fā)生。整個電路結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，接收端實現(xiàn)了小型化的要求，達到了實際應(yīng)用水平。

以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是電磁感應(yīng)方式實現(xiàn)無線電能傳輸示意圖；

圖2是互感耦合實現(xiàn)電能的無線傳輸示意圖；

圖3是LM317工作框圖；

圖4是LM317構(gòu)成+12V電路圖；

圖5是場效應(yīng)管功放電路圖；

圖6是NE555構(gòu)成頻率和調(diào)的多諧振蕩電路。

附圖標記說明：1、振蕩電路；2、高頻功放電路；3、發(fā)射線圈；4、接收線圈；5、整流濾波電路；6、充電電路。

具體實施方式

實施例1：

如圖2所示，本實用新型提供了一種鋰電池無線充電電路，包括發(fā)射部分和接收部分，其中發(fā)射部分由振蕩電路1、高頻功放電路2以及發(fā)射線圈3組成；接收部分由接收線圈4、整流濾波電路5以及充電電路6組成；所述振蕩電路1與高頻功放電路2電連接，高頻功放電路2與發(fā)射線圈3電連接；接收線圈4與整流濾波電路5電連接，整流濾波電路5與充電電路6電連接；發(fā)射線圈3與接收線圈4為一對耦合線圈，它們通過電磁感應(yīng)的方式實現(xiàn)電能的發(fā)送和接收，所述高頻功放電路2連接有給其提供工作電壓的直流穩(wěn)壓電路，如圖3所示，該直流穩(wěn)壓電路包括變壓器、橋式整流電路、濾波電路以及LM317穩(wěn)壓芯片，其中，變壓器的輸入端連接220V交流電，變壓器的輸出端與橋式整流電路的輸入端電連接，橋式整流電路的輸出端與濾波電路的輸入端電連接，濾波電路的輸出端與LM317穩(wěn)壓芯片電連接，LM317穩(wěn)壓芯片輸出高頻功放電路2所需的直流電壓；如圖5所示，所述高頻功放電路2采用場效應(yīng)管功放電路，其場效應(yīng)管為增強型N-MOS場效應(yīng)管，該場效應(yīng)管的柵極G連接控制信號，其源極S接地，且源極S與漏極D之間連接穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的陽極與源極S連接；場效應(yīng)管的漏極D連接電容C的一端，電容C的另一端連接LM317穩(wěn)壓芯片輸出的直流電壓端，電容C的兩端分別并聯(lián)有可調(diào)電容Cp以及電感L；所述振蕩電路1采用NE555計時IC芯片構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩電路；組成耦合線圈的發(fā)射線圈3與接收線圈4使用多層空芯線圈。

本實用新型采用電磁感應(yīng)方式，充分結(jié)合了磁耦合技術(shù)和開關(guān)電源技術(shù)。系統(tǒng)分為發(fā)射部分和接收部分，實現(xiàn)了充電電流可調(diào)的鋰電池無線充電功能。整個電路結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，接收端實現(xiàn)了小型化的要求，達到了實際應(yīng)用水平。

實施例2：

在實施例1的基礎(chǔ)上，如圖4所示，為本實施例采用LM317構(gòu)成+12V電路圖，則LM317穩(wěn)壓芯片輸出的高頻功放電路2所需的直流電壓為12V直流電壓。所述多層空芯線圈具體采用貼片式耦合線圈，其發(fā)射線圈（3）的形狀是圓形，直徑為 9cm; 圈數(shù)為 20；接收線圈（4）的形狀是圓形，直徑為 9cm; 圈數(shù)為 20； 銅線直徑為 0.8mm，線圈高度為3cm,線圈繞線方式為密繞；線圈電感為L=480uH。如圖6所示，所述振蕩電路1采用NE555計時IC芯片構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩電路，其NE555計時IC芯片的GND腳接地，GND腳即1腳，該1腳還分別連接電容C1及C2的一端，其中電容C1的另一端與5腳連接，C2的另一端同時連接2腳和6腳以及電阻R1的一端，電阻R1的另一端與可調(diào)電阻R2連接，可調(diào)電阻R2的另一端與NE555計時IC芯片的7腳以及R4的一端連接，R4的另一端與可調(diào)電阻R3的一端連接，可調(diào)電阻R3的另一端與8腳連接且同時連接至4腳。

以下詳細介紹本實用新型電路各主要電路部分的情況：

1、整流濾波電路

整流電路的作用就是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。常用的整流電路有單相半波整流電?單相全波整流電路,單相全波橋式整流電路,單相倍壓整流電路,三相全波整流電路,三相半波整流電路等。濾波電路的作用是除去整流過后電路中可能還存在的交流成分，提高直流電源的質(zhì)量。本實用新型采用單相橋式整流電路，后接濾波電容。

單相橋式整流電路是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦裕盟膫€相同的二極管排列成橋式結(jié)構(gòu)（見圖4），達到將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷哪康?/p>

本實用新型實現(xiàn)鋰電池無線充電是將無線供電技術(shù)中的電磁感應(yīng)方式與現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池充電技術(shù)相結(jié)合，通過兩個耦合線圈來實現(xiàn)電能的發(fā)送和接收。在電磁感應(yīng)方式實現(xiàn)無線電能傳輸?shù)倪^程中，電能的發(fā)送和接收需要形成快速變化的電場和磁場，快速變化的電場是通過電能發(fā)射端所生成的高頻交流電來實現(xiàn)的，而高頻交流電是通過將市電轉(zhuǎn)換為直流電再通過高頻逆變產(chǎn)生的。而在電能接收端，根據(jù)現(xiàn)有的鋰電池充電理論，本實用新型加入了一個鋰電池充電的控制電路，以確保鋰電池只能在處于合適的狀態(tài)下才能進行充電，并且在充電過程中，控制電路會根據(jù)充電過程是否出現(xiàn)異常以及電池是否已經(jīng)充滿等具體情況控制整個充電過程，其中該控制電路是現(xiàn)有技術(shù)很容做到的，在此不再詳述。本實用新型基本方案如圖2 所示，無線充電系統(tǒng)主要分為發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分由振蕩電路、高頻功放電路以及發(fā)射線圈組成；接收部分由接收線圈、整流濾波電路以及充電電路組成，其中充電電路為現(xiàn)有技術(shù)成熟電路，在此對其電路結(jié)構(gòu)不再做詳細敘述。

2、輔助電源的設(shè)計

不管是單片機還是其他的電子集成芯片，要想其正常穩(wěn)定的工作，都需要使用合適的直流電為其供電，因此，有必要在對主體電路進行設(shè)計的同時設(shè)計出與之相對應(yīng)的直流電供電電路。要將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，至少需要經(jīng)過整流、濾波等階段，并且，還應(yīng)考慮到電壓的穩(wěn)定性問題，因此還必須有合適的變壓電路和穩(wěn)壓電路等。人們習慣上把實現(xiàn)這種穩(wěn)定供應(yīng)直流電壓和電流功能的電路通稱直流穩(wěn)壓電路。

本實用新型所提供的電源主要有給振蕩電路提供的 5V 直流電和給功放電路提供的12V直流電。其主要組成部分有變壓器、橋式整流電路和濾波電路。首先接入220V交流電，經(jīng)變壓器降壓，然后由橋式整流電路進行全波整流，經(jīng)電容濾波后，將得到的直流進行穩(wěn)壓（DC-DC 轉(zhuǎn)換）。由于振蕩電路的工作電壓為 5V,且功放電路的工作電壓為12V。變壓器選擇輸出 100W，15V和8V的環(huán)形變壓器；整流管選擇 3A 肖特基二極管 IN5822；電源轉(zhuǎn)換芯片可選用三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器LM317。輔助電源（以正12V穩(wěn)壓為例）的系統(tǒng)框圖如圖3所示。

芯片 LM317 是一款使用簡單，功能穩(wěn)定的集成電路，它的主要功能是在電路中起到穩(wěn)壓的作用。這款芯片的電壓輸出范圍非常的廣泛，在理想的情況下最高可以達到 37V，最低可以達到1.2V，如此大范圍的輸出電壓使LM317能夠在許多的電路應(yīng)用場合都能勝任，因此LM317的應(yīng)用可以說相當?shù)膹V泛，設(shè)計者對于LM317 的各種設(shè)計方法早已經(jīng)駕輕就熟，可以說，LM317已經(jīng)是一塊應(yīng)用非常成熟的芯片了，利用成熟的芯片可以達到減小電路風險的作用，這也是本實用新型選擇LM317的因素之一。不僅如此，LM317所需的外圍電路還十分的簡單，這無疑可以大大的簡化了設(shè)計難度，并且也降低了后期檢查和調(diào)試電路的難度。

通常情況下，LM317實現(xiàn)其輸出電壓的變化是通過改變其外圍電路的兩個外接電阻的阻值來實現(xiàn)的，此外，LM317還自帶各種電路和芯片保護功能。以正12V輔助電源為例，電路原理圖如圖 4 所示，取 R1 為 1K，可計算得到 R2=8.6K，R2 選用 20K 可調(diào)電阻。

3、功放電路的設(shè)計

功率放大器是指輸出大功率信號的放大電路。放大器的種類很多，比如常用的有分立元件放大器和集成放大器。而不管是哪一種放大器，在電路的末級都需要接實際的負載。通常情況下負載消耗的功率都比較大，因為一般情況下流經(jīng)負載的電流和負載兩端要求的電壓都比較大。也就是說，要想成功驅(qū)動負載，放大器必須輸出較大的功率，因此將這類放大器稱為功率放大器。在本實用新型中，同樣需要用到功率放大器。由于放大后的振蕩輸出是用于能量功率，而不是信號，波形失真并不重要，這里選用功率場效應(yīng)管電路。

經(jīng)比較和篩選，及考慮成本因素，最終選用了IRF640，作為功放MOS 器件。IRF640是IR公司設(shè)計生產(chǎn)的一款低阻抗，快速開關(guān)管，特別適合應(yīng)用高頻功率放大電路。其主要性能如下：

1）低導(dǎo)通電阻：180毫歐 ；

2）低門電壓：+4V ；

3）工作溫度：-55到150攝氏度 ；

4）極快的開關(guān)速度：開延時13nS,上升時間50nS, 關(guān)延時46nS,下降時間35nS。

圖5為設(shè)計的場效應(yīng)管功放電路圖，調(diào)節(jié)CP的大小可以微調(diào)LC的諧振頻率，使其諧振頻率更接近控制信號的頻率，這樣可以提高傳輸效率。

4、震蕩電路的設(shè)計

本實用新型采用NE555構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩器。555計時IC芯片是一款使用時間十分久遠，使用范圍十分廣泛，設(shè)計方案十分成熟的計時 IC 芯片。而NE555是555計時IC芯片大家族中的一個型號。與其它的計時IC芯片相比，NE555有其獨特的優(yōu)勢。比如，NE555不僅可以作為定時器使用，還可以作為施密特觸發(fā)器使用，并且還不需另外的元器件。此外，當NE555用來輸出PWM波時其外圍電路十分簡單，其本身的工作也十分穩(wěn)定。NE555可穩(wěn)定輸出1MHz以下的方波，并且占空比可調(diào)，電路調(diào)試容易，成本較低。NE555計時IC芯片一共有8個引腳，其中1腳是芯片的公共地端；2腳是一個觸發(fā)端，當2腳電壓處于VCC/3到2VCC/3之間時，NE555才能啟動其時間周期；3腳是輸出端，在本方案中最終輸出的PWM波信號就是經(jīng)由3腳輸出的；4腳是重新置位端，其工作原理是當輸入此端口的電平是一個低電平時，系統(tǒng)置位；5腳是控制電壓端口，此端口的作用是通過調(diào)整輸入到此端口的電壓，可以調(diào)整輸出PWM波的頻率；6腳是重置鎖定端口；7 腳是放電端口；8腳則是整個系統(tǒng)的供電端口，當VCC的值為4.5V~16V之間時，芯片才能正常工作。

本方案利用NE555芯片輸出PWM波，從而驅(qū)動開關(guān)MOS管的開閉。而PWM波可以看作是無數(shù)個高電平和低電平相互轉(zhuǎn)換所形成的一種波形。因而此時NE555不應(yīng)工作在穩(wěn)態(tài)而是應(yīng)該工作在振蕩狀態(tài)。此外，系統(tǒng)在輸出高電平和輸出低電平兩個狀態(tài)下來回切換，是依靠其自身的激勵，系統(tǒng)最后呈現(xiàn)出的實際上是一種無穩(wěn)態(tài)的電路，一旦上電開始工作，系統(tǒng)就通過在兩個暫穩(wěn)態(tài)的不停切換中輸出 PWM 波。僅僅需要兩個電阻和兩個電容，NE555計時IC芯片就能構(gòu)成振蕩器電路結(jié)構(gòu)。此時振蕩器能夠自激工作是通過向振蕩電容C來回的充電和放電來實現(xiàn)的。此時，將NE555的 2腳和6腳相連并與振蕩電容的非接低端連在一起，這樣就能通過振蕩電容電壓的變化使系統(tǒng)在2/3 Vcc觸發(fā)和1/3 Vcc觸發(fā)來回轉(zhuǎn)換。一開始，當系統(tǒng)剛剛上電時，VCC通過電阻R1向振蕩電容充電，此時NE555輸出端口輸出為高電平；當振蕩電容的電壓達到高電平出發(fā)的閾值時，振蕩電容該由通過電阻R2進行放電，此時NE555輸出端口輸出為低電平，如此來回反復(fù)，從而達到振蕩的效果。本實用新型的電路中NE555多諧振蕩器原理圖如圖6所示；調(diào)節(jié) R2 和 R3 的阻值大小可以調(diào)節(jié)輸出信號的頻率及占空比。本方案取400KHz，60%占空比的方波，取C2為100pF，經(jīng)計算，可以得到R2≈6K，R3≈12K，如果僅僅以 NE555 輸出的方波驅(qū)動后級功放電路會由于驅(qū)動能力不足使場管不導(dǎo)通，所以需要加一級驅(qū)動電路。驅(qū)動電路的作用就是放大控制信號，使得控制信號足夠驅(qū)動功率MOS管。因此，驅(qū)動電路在整個系統(tǒng)中的位置應(yīng)該處于控制電路和主電路的中間。本系統(tǒng)采用專用高低端驅(qū)動芯片IR2181構(gòu)成后級功放驅(qū)動電路。芯片IR2181 內(nèi)部由兩個通道構(gòu)成。其中一個通道叫做低壓通道，另外一個通道叫做高壓通道，這兩個通道互相之間并不干擾，各自獨立工作。

5、耦合線圈的設(shè)計

本方案使用多層空芯線圈，主要是考慮到在手機等電子產(chǎn)品中不適合使用有磁芯的線圈。考慮到無線充電的特殊性，耦合線圈要集成到手機等電子設(shè)備內(nèi)部，這就對耦合線圈的大小進行了限制。同時，與此矛盾的是，為了增大磁通量的變化，使得更多的能量能夠耦合到次級線圈之中，提高系統(tǒng)能量傳輸效率又要盡可能的擴大線圈的面積。因此，對于本方案來說，最好的方法是采用特殊工藝制成的貼片式耦合線圈，它在盡可能的保證線圈面積的同時，盡可能的減小了線圈的厚度，使耦合線圈能夠塞進手機外殼之中，節(jié)約手機體積。

由于貼片式線圈需要特殊的工藝才能制成，從節(jié)約成本的角度考慮，本方案的兩套線圈均采用漆包線密繞而成。

第一套線圈參數(shù)為：

發(fā)射線圈：形狀是圓形，直徑為 9cm; 圈數(shù)為 20；

接收線圈：形狀是圓形，直徑為 9cm; 圈數(shù)為 20；

銅線直徑為 0.8mm，線圈高度為 3cm, 方式為密繞；經(jīng)測試可得線圈電感為L=480uH。

第二套線圈參數(shù)為：

發(fā)射線圈：形狀是方形，尺寸為 8cm*6cm; 圈數(shù)為 25；

接收線圈：形狀是方形，尺寸為 8cm*6cm; 圈數(shù)為 25；

銅線直徑為 0.3mm，方式為密繞；經(jīng)測試可得線圈電感為 L=230uH。

6、接收電路

作為最終的無線充電電路設(shè)計方案，接收電路的設(shè)計必須要考慮到為鋰電池充電的電壓穩(wěn)定限制，還要考慮到鋰電池充電保護問題，主要是要防止充電時電流過大和過充，此外，設(shè)計方案還必須選擇合適的鋰電池充電策略。

要滿足以上要求，可以采用模擬電路實現(xiàn)，例如將穩(wěn)壓電路與開關(guān)管保護電路相結(jié)合，理論上能夠達到設(shè)計要求。也可以采用單片機實現(xiàn)電路保護，但是如此做的話電路成本較高且體積較大。考慮到接收端電路要集成到手機等小型電子設(shè)備之中，所以電路體積應(yīng)該盡可能的小，電路結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的簡單，電路工作應(yīng)該盡可能的穩(wěn)定，所以相比于模擬電路和單片機來講，利用專門的充電管理芯片是一個更好的選擇?，F(xiàn)在市場上可用的鋰電池充電管理芯片多種多樣，既有便宜的國產(chǎn)芯片，也有昂貴的國外進口芯片。通常來講，一般的國產(chǎn)芯片就能滿足鋰電池充電要求，但是，作為無線充電來講，由于接收端接收到的能量具有很大的可變性，與耦合線圈相對距離，相對位置等因素都有極大的關(guān)系，因此接收端的電壓和電流的動態(tài)范圍比較廣，而普通的鋰電池充電管理芯片工作電壓范圍大多在4.5V-6V之間，對于無線充電來說可能就不太合適了。經(jīng)過選擇和實驗，最終選定用德州儀器生產(chǎn)的bq24002鋰電池充電管理芯片，與其他的鋰電池充電芯片相比，bq24002最大的優(yōu)勢在于它能穩(wěn)定輸出4.2V的充電電壓，充電電流可由設(shè)計者自己設(shè)定，并且具有4.5V-10V范圍較廣的典型工作電壓，而它的最大工作電壓則可以達到 13V，比較適合用來進行無線沖充電，缺點是價格比較昂貴，該充電管理芯片電路具體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)很容易做到的，這里不再詳述。

經(jīng)測試，本實用新型接收端模塊能穩(wěn)定輸出4.2V充電電壓，無線充電有效距離達到2.5cm。同時，發(fā)射模塊和接收模塊都附帶電路保護功能，接收端還帶有充電保護功能，從而保證了電路的安全性。最后，接收端模塊集成到2.5cm*5cm 的 PCB 版上，實現(xiàn)了小型化的要求，使之更符合為小型電子產(chǎn)品無線充電的要求。

本實用新型通過將電磁感應(yīng)原理，高頻開關(guān)技術(shù)與鋰電池充電技術(shù)相結(jié)合，成功設(shè)計出一種適用于小功率，便攜式電子產(chǎn)品的鋰電池無線充電電路。在電路發(fā)射端用NE555實現(xiàn)了頻率和占空比可調(diào)的 PWM 波輸出功能。在電路接收端，實現(xiàn)了充電電壓穩(wěn)壓，充電電流可調(diào)功能，并且實現(xiàn)了鋰電池充電時的電壓監(jiān)控和溫度監(jiān)控，從而避免出現(xiàn)電池過壓和溫度過高等危險情況?？偟膩碚f，設(shè)計出的鋰電池無線充電電路結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，成本低廉，并且達到了小型化的要求。

本實施方式中沒有詳細敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構(gòu)成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設(shè)計均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。