近年来,无线充电作为一项新技术得到了飞速地发展,现已被广泛地应用到了可移动式设备上,尤其是如智能手机等需要频繁充电的设备上。无线充电系统可分为磁耦合感应式和磁耦合谐振式两类。目前已有的无线充电规范有:Wireless Power Consortium(WPC)制定的Qi规范和Alliance for Wireless Power(A4WP)制定的Rezence规范。一般地,将Qi规范划分为磁耦合感应式无线充电系统,而将Rezence规范划分为磁耦合谐振式无线充电系统。本文的主要研究内容是围绕基于Rezence规范的高频小功率无线充电系统的发射端设计以及系统的整体工作特性及其影响因素展开的。本文从原理上详细地介绍和分析了整个磁耦合谐振式无线充电系统的电路设计方案,包含发射端和接收端两个部分。线圈的谐振耦合理论分析主要采用了耦合回路模型和二端口网络模型,并得出了对系统传输效率和功率造成影响的主要因素,为无线充电系统的设计和优化提供了重要的理论参考。本文使用新型的Ga N功率场效应管设计出了一可作为无线充电系统发射端的E类功率放大器,其工作频率为6.78 MHz,在输出功率为8 W时的效率最高可达92%。另外,本文还提出了一种可以检测和控制发射端工作状态的方法。将发射端分为三种基本工作状态,分别是:无功率输出状态、低功率输出状态和功率传输状态。出于安全和节能的考虑,在没有有效接收端的情况下,发射端将关闭功率放大器的供电电源,进入无功率输出状态。在低功率输出状态下,发射端通过检测结果判断接收端是否满足系统正常工作所需的条件。功率传输状态是系统的正常工作状态,发射端将为接收端提供所需的功率,此时发射端的E类功率放大器工作于零电压开关状态,功率损耗小、工作效率高。发射端工作状态的判断是通过检测和分析功率放大器的直流供电电压、电流以及其输出端的入、反射功率的大小得出的,无需发射端与接收端之间相互通信。最后,本文利用E类功率放大器构成的发射端以及D类半波整流电路和降压型DC/DC变换电路构成的接收端搭建了一套手机无线充电系统,它们之间通过谐振耦合线圈相连。该系统在距离为35 mm、直流供电电压为15 V的情况下,能够为负载提供5 V的电压以及2.3 W的功率,系统的整体DC/DC效率为53%。实验结果进一步论证和说明了无线充电系统的基本工作特性和存在的问题,并提出了相应的改进方案和未来的研究方向。