无线充电技术是指发射器将电能转换为其他形式的能量,隔空传递一段距离后再将中继能量转换为电能的新型供电技术,相比较于传统的有线充电技术,它占用了更小的空间资源,避免了线路接口暴露在外的风险,具有更高的安全性和可靠性,引起了广泛的关注。为了使当代大学生更好的认识无线充电技术,本文设计了一套小功率无线充电实验系统用于教学演示,完成的主要工作如下:第一,首先介绍了三种无线电能传输技术的工作原理和发展现状,比较了三种方式的优缺点,对小功率无线充电系统的功能需求和性能需求进行详细分析;分析系统的谐振频率和补偿电容对传输效率的影响,为耦合线圈和电路模块的设计提供理论依据。第二,PCB板级线圈特性分析与设计。首先对PCB线圈的形状、电感、耦合系数、电阻和趋肤效应进行分析,并对PCB线圈进行仿真分析,发现可以提高传输效率的方式,利用功效积这一参数来分析线圈的品质,选取出几组PCB线圈以进行实验测试,并对多层结构的PCB线圈特性进行了分析。第三,发射端和接收端的电路模块设计。首先介绍了充电系统的整体框架,着重研究了发射端和接收端主控芯片的选型,以芯片为核心进行了外围电路的设计,介绍了电压和电流显示电路的设计,随后分析了发射端和接收端的控制流程,最后介绍了发射端和接收端的通信过程。第四,小功率无线充电实验系统的测试。在实验室环境下,改变系统的负载大小对系统的传输功率、传输效率和传输距离进行了测试。测试系统PCB线圈时系统在外径50mm的线圈下输出功率最高能达到5.30W,最大传输效率能达到76.63%,充电有效距离能达到12mm。