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1、國家電工電子實驗教學中心電子系統(tǒng)課程設計設計報告設計題目：手機無線充電系統(tǒng)學院：電信學院專業(yè)：自動化（信號）學生姓名：李一芒學號：12301126任課教師：佟毅2015年04月20日27目錄1設計任務要求22設計方案及論證42.1任務分析42.2方案比較73制作及調(diào)試過程173.1制作與調(diào)試流程173.2遇到的問題與解決方法204系統(tǒng)測試214.1測試方法214.2測試數(shù)據(jù)225系統(tǒng)使用說明245.1系統(tǒng)外觀及接口說明245.2系統(tǒng)操作使用說明266總結(jié)266.1本人所做工作266.2收獲與體會277參考文獻2727
2、1.設計任務要求（1）制作一個輸入直流電壓12V，輸出為3.6V手機電池充電（充滿電壓為4.2V）的無線充電系統(tǒng)。（2）發(fā)射器與接收器之間采用電感線圈耦合方式進行無線能量傳輸。（3）發(fā)射器采用12V直流單電源供電，接收器供電只能來自耦合線圈。（4）接收器考慮給手機電池充電，輸出電壓變換范圍0~4.2V，500mA恒流充電。充電特性如下圖所示。1.基本部分（50分）（1）接收器工作指示（20分）要求：接受器接收到能量后用發(fā)光二極管指示。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。接收線圈靠近發(fā)射線圈時（距離和角度不限），觀察接
3、收器工作指示燈是否點亮。（2）接收器恒壓功能（20分）27要求：當接收器不接負載時輸出電壓為4.2V±0.1V。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。在接收器不接任何負載條件下，當接收線圈靠近發(fā)射線圈并固定不動時（距離和角度不限），測量接收器輸出電壓是否為4.2V±0.1V。輕微移動接收線圈時，測量該電壓應保持在4.2V±0.1V范圍內(nèi)。（3）接收器恒流功能（10分）要求：接收器帶負載條件下，當輸出電壓在0~4VDC變化時輸出電流穩(wěn)定在10mA或大于10mA（當滿足發(fā)揮部分時，可直接得分），要求恒流誤差小于5mA（兩線
4、圈距離和角度不限）。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當接收線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流值是否大于10mA及是否滿足恒流誤差要求。2.發(fā)揮部分（50分）（1）充電指示（20分）要求：當接收器給負載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流充電階段充電指示燈是否點亮；測量當恒流充電電流減小后充滿指示燈是否點亮。（2）擴大充電電流（30分）要求：盡可能提高恒流充電電流。測試方法：當接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時
5、（距離和角度不限），測量所能達到的最大恒流指標，要求恒流誤差小于5mA，充滿后輸出電壓為4.1~4.2VDC（按下圖計算得分）。272設計方案及論證2.1任務分析1.發(fā)射模塊：由振蕩信號發(fā)生器和并聯(lián)諧振功率放大器兩部分組成；（1）功能和指標要求：1）：發(fā)射器采用12V直流單電源供電，產(chǎn)生一定頻率變化的電流；2）：發(fā)射器與接收器之間采用電感線圈耦合方式進行無線能量傳輸；接收器感應到的變化的電流應滿足一定的數(shù)值，以驅(qū)動充電電路正常工作。（2）理論實現(xiàn)方法：利用將變化的電流轉(zhuǎn)化成變化的磁場，通過并聯(lián)諧振的方式，在接收端產(chǎn)生
6、感應電流來實現(xiàn)能量的傳輸，但此方式有很大的能量衰耗，即接收端感應得到的能量并不大，所以需要在發(fā)射端采用功率放大電路提高功率，使得接收端感應產(chǎn)生的變化的電流達到滿足要求一定數(shù)值；1):振蕩信號發(fā)生器電路：采用NE555芯片構(gòu)成振蕩頻率在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)的信號發(fā)生器，為功放電路提供激勵信號；頻率；84R1uo37R255556C312C2):并聯(lián)諧振功率放大器電路：由功率放大器電路和LC并聯(lián)諧振回路構(gòu)成。采用LC并聯(lián)諧振電路滿足發(fā)射器與接收器之間通過電感線圈耦合方式進行無線能量傳輸，頻率且需要滿足：當功率放大器的并聯(lián)諧
7、振回路的諧振頻率與振蕩信號發(fā)生器的頻率相同時，并聯(lián)諧振功率放大器發(fā)生諧振，此時線圈中的電壓和電流達最大值，從而產(chǎn)生最大的交變電磁場。當發(fā)射線圈回路與接收線圈回路均處于27諧振狀態(tài)時，有最好的能量傳輸效果，即滿足發(fā)射端與接收端的諧振回路由于場效應管功率放大具有激勵功率小，輸出功率大，功耗低等特性，所以采用場效應管構(gòu)成的功率放大電路來提高發(fā)射端的輸出頻率；2.接收模塊：由并聯(lián)諧振電路、整流及濾波電路、恒流電路、穩(wěn)壓電路和充電指示燈電路五部分組成；（1）功能和指標要求：1）：通過感應產(chǎn)生滿足一定數(shù)值要求的感應電流；2）：將
8、感應過來的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，接收器工作指示燈點亮。；3）：恒流：接收器帶負載條件下，當輸出電壓在0~4VDC變化時輸出電流穩(wěn)定在大于500mA，要求恒流誤差小于5mA（兩線圈距離和角度不限）。4）：穩(wěn)壓：當接收器不接負載時輸出電壓為4.2V±0.1V。5）：當接收器給負載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。（2）理論實現(xiàn)方法：利用將變
