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1、河南工程学院毕业设计（论文）版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位毕业设计（论文）的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存毕业设计（论文）；学校有权提供目录检索以及提供本毕业设计（论文）全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交毕业设计（论文）的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制毕业设计（论文）的部分或全部内容用于学术活动。毕业设计（论文）作者签名： 年 月 日 河南工程学院毕业设计(论文)原创

2、性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计（论文）的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本毕业设计（论文）所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位毕业设计（论文）原创性声明的法律责任由本人承担。 毕业设计（论文）作者签名： 年 月 日目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 绪论11.1 彩灯的发展概况1第2章 理论分析论4参考文献错误！未定义书签。致 谢错误！未定义书签。 河南工程学院本科毕业设计摘 要无线充电是现代社会充电方式发展的

3、一个主流趋势，此技术能够使人们摆脱有线式充电方式的烦恼，实现负载与电源电压的完全分离，在安全性，灵活性等方面显示出了其相当强大的优越性。现有的无线电能传输系统还在不断的进步，不断的完善的道路上。不过，已经有一些公司和科研单位在无线充电领域做出了一些属于他们自己的无线供电产品，但是这些产品有许多缺陷，如传输距离短，传输效率低和功率小等，只是能适用于部分产品，而且所产生的价值还有待提高。本文介绍了无线充电系统的背景及其国内外发展状况，还有一些在无线充电领域成功的案例，完成了电路的硬件设备的设计，性能测试和实物展示。本次设计主要利用了电磁感应原理，通过线圈的电磁感应将电能以电磁转换的无线传输方式对电

4、池进行充电。重点论述了实现此装置系统的结构和磁耦合方案，及对无线电能传输系统的发射部分和接受部分的结构进行了详细分析。关键词: 无线充电；电磁感应原理；电能传输ABSTRACTWireless charging is a mainstream trend in the development of modern society charging ways, this technology can make people get rid of the trouble cable type charging ways, achieve the complete separation of the

5、load and the power supply voltage, the security, flexibility and so on showed the superiority of its quite strong. The existing radio transmission system is also in constant progress, constantly perfect road. However, there have been some companies and scientific research units in the field of wirel

6、ess charging made some of their own wireless power supply products, but these products have many defects, such as the transmission distance is short, low transmission efficiency and small power, etc., can only apply to some products, but also the value needs to be improved.This paper introduces the

7、background of wireless charging system and the development status at home and abroad, and some successful cases in the field of wireless charging, completed the circuit of hardware design, performance test and physical features.This design mainly use the electromagnetic induction principle, through

8、the electromagnetic induction coil to electric energy in wireless transmission of electromagnetic transformation way for rechargeable batteries. Mainly discusses the structure of this device system and magnetic coupling scheme, and on the radio transmission system of launch and receive part of the s

9、tructure are analyzed in detail.Key words: Wireless charging. Electromagnetic induction principle. Power transmission1第1章 绪论1.1引言在当今社会，人类面临着越来越大的来自自然资源的压力。现在人类使用的主流能源资源-化石类能源资源带给人们方便生活的同时，也带来了许多问题。首当其冲的就是环境污染问题，现在人类面临的环境污染问题大多是由石油，煤炭等化石类能源的使用产生的，这些资源一旦被耗费光，我们又该如何？电能作为一种清洁能源和可再生能源，时化石类能源很好的替代品。当人类社会发

10、展到信息化时代，各种信息化产品接踵而来，如MP3，手机，平板电脑和笔记本等产品正在从单一化走向多元化，随着功能集成度越来越高，耗电量也变得越来越大，而且对于现在电子产品进行充电的方式主要是一端连接交流电源,另一端连接便携式电子设备充电电池的有线电能传输。这种方式有很多不利的地方,首先频繁的插拔很容易损坏主板接口,另外不小心也可能带来触电的危险。因此,非接触式感应充电器在上个世纪末期诞生,凭借其携带方便、成本低、无需布线等优势迅速受到各界关注。目前无线充电的技术已经开始在手机中运用。由于无线传输的距离越远，设备的耗能就越高。要实现远距离大功率的无线电磁转换，设备的耗能较高。所以, 实现无线充电的

11、高效率能量传输,是无线充电器普及的首要问题。我们的生活几乎每天都会有这样一幕幕的场景：拉出一根数据线，连接手机和插座为手机、数码相机、MP3 播放器等充电，完美音质的音响、超清晰超大屏幕的液晶屏电视背后依靠一根长长的电源线面对如此多的“电源线”，有没有想过，有一天这些线全部消失，被一种看不见的传输工具所替代？那样我们就不用再为各种缠绕在一起的电线影响美好的生活。其实这样的生活离我们并不遥远。无线充电技术在 2007 年就已获得了 20 项专利，多种设备可以使用一台充电器。手机、电脑、音乐播放器、电动工具和其他的用电设备的“剪不断理还乱”的有线充电器将会离我们远去。通过使用线圈之间产生的磁场，神

12、奇的传输电能，电磁耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。在当前的大部分充电器，都通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电的情况下，无线充电器显示了它自己先天的优越性。无线充电技术的优势在于便捷性和通用性。目前缺点就是效率低。现今对便携式电子产品进行充电用的数据线连接器不仅仅可以进行电能的传输，同时还能把音频和视频文件通过USB 接口同步传送到设备上。无线充电技术还是会给 WiFi 和电池技术带来进步的。另外，通过采用无线充电技术，移动设备公共充电站将会有可能成为现实。因此，无线充电将会是未来发展的主要趋势。1.2国内外的发展状况无线充电已从梦想成为现实，从概念变成商用产品。无线充电技

13、术的原理研究可以追溯到19世纪30年代，科学家迈克尔法拉第首先发现了电磁感应原理，即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了 19世纪 90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手，也是后来的科学家尼古拉特斯拉(Nikola Tesla) 证实了无线传输电波的可能性，并申请了首个专利。随着电子设备产业蓬勃发展，各厂家竞争激烈，纷纷在软硬件上下功夫。然而不同于产品硬件软件升级，无线充电技术在产品的功能层面求异，让人耳目一新，很具有卖点，对消费者也很有吸引力。但是为了充分发挥无线充电的便利性，在较远距离实现充电则更具有卖点。目前的无线充电技术在2.54厘米范围之内的近磁场对电子设备进行无线充电。因为

14、无线电能传输的距离越远，功率的耗损也就会越大，能量传输效率就会越低，且会导致设备的耗能较高。对于“大功率的无线充电设备的电磁辐射会对生物造成很多不利的因素。”的说法，相关专家已给出解释：大功率无线充电的距离限制在5米以内，不会太远，且功率不会达到对人体辐射造成危害的范围。无线充电技术（Wireless charging technology），源于无线电力输送技术。无线充电技术可以分为四种类型，第一类是通过电磁感应进行短程传输，它的特点是传输距离短、使用位置相对固定，但是能量效率较高、技术简单；第二类是将电能以电磁波“射频”或“磁共振”等形式传输，它具有较高的效率和非常好的灵活性；第三类是耦合

15、方式，它具有体积小、发热低和高效率的优势；第四类是将电能以微波的形式无线传输发射到远端的接受天线，虽然这种方式能效很低，但使用方便。目前，市场上存在三个联盟，并对应三个不同的技术标准。包括无线充电联盟（WPC）推出的Qi标准、无线电力联盟（A4WP）推出的Resenze标准和电力事业联盟（PMA）推出的PMA标准。目前市场还没有一个统一的无线充电标准，现存的大三标准各自有特点和阵营，在短期内还没有统一的趋势。从技术特点来看，Qi，PMA和A4WP这三种标准都有自己的优势，同时也有较为明显的短板，从目前的情况来看，很难判断那种标准能够最终胜出。截至2013年底，全球约有62支手机支持无线充电，各

16、大品牌如Google nexus系列、Nokia Lumia系列等都在其中，HTC也有好几支手机支持。Apple更在2013年揭露的一项专利里明确指出，他们有计划让所有iMAC的周边装置，如键盘、鼠标、ipod等，都能够透过iMAC无线充电。根据HIS数据，2013年，无线充电市场规模为12亿美元。到2017年，则有望达到70亿美元。2013年，全球消费电子市场规模为3.88亿美元，预计到2015年，全球消费电子市场规模将达到3.95亿美元。另外，在智能手机和平板电脑市场进入成熟期以后，竞争越发激烈，厂商对于产品差异化的追求被提升到越来越重要的位置，这些因素都为无线充电产品在消费电子领域率先实

17、现产业突破提供了有利的外部环境。由于充电体系建设的逐步完善，使得电动汽车的增加更为迅速。虽然目前而言阻碍无线充电技术普及的因素包括：制造成本较高、技术因素以及缺乏有效的无线充电生态系统等。但是，随着消费电子市场和电动汽车市场的持续高速增长，无线充电行业将迎来广阔的发展空间。1.2.1 国外发展及现状最初的无线充电器由多个密集的小型线圈阵列组成，通电后产生的电磁场，将能量传送给装有接收线圈的电子设备，进行充电，但这种充电器传输效率较低、成本较高且需购买套件，又不能对手机使用的大容量锂离子电池进行有效充电。2007年6月麻省理工学院以Marin Soljacic为首的研究团队首次演示了利用电磁感应

18、原理的灯泡无线供电技术，他们可以在一米距离内无线给60瓦的灯泡提供电力,电能传输效率高达75%。研究者由此设想电源可以在这范围内为电池进行无线充电，进而推想只需要安装一个电源，即可为整个屋里的用电器供电。传输线圈的工作频率在兆赫兹范围，接收线圈在非辐射磁场内部发生谐振，以相同的频率振荡，然后有效的通过磁感应点亮灯泡。Palm是最早将无线充电技术应用在手机充电器上。它推出的充电设备“点金石”，就是利用电磁感应原理无线对手机进行充电。日本TDK公司新推出了一款无线充电音箱，用户可以在享受音乐的同时对手机充电。该无线充电音箱的顶部装有一块无线充电板，手机仅需放在音箱顶部即可充电。三星推出新款手机就配

19、备了无线充电器，诺基亚也为其旗舰机型搭上了无线充电器充电器。特斯拉表示从今年4月开始，其无线充电装置“免插充电系统”（Plugless Systems）开始发售。据特斯拉官方说法，无线充电装置适用于所有特斯拉车型。该系统包含一个充电板，对接50安培线路，另外一个部件则是适配器。该设备需要专业人员安装，充电时车辆停在充电板上，距离大约10厘米的尺寸，无论室内室外都可操作，适用温度为-18至50摄氏度。从充电效果看，该系统相当于7.2千瓦二级线圈式充电桩，每小时可以支持Model S续航32公里。对特斯拉Model S70来说充满需要10小时，Model S85需要12小时。此外，用于四驱D车型的

20、无线充电装置也很快将上市。特斯拉还没做到无线充电，但这不妨碍其它公司为它开发临时的解决方案。Evatran公司开发出了Plugless Power系统，可为特斯拉Model s提供无线充电。系统包括两部分，一块充电板和一个适配器。充电板置于地上或停车位处，通过线缆与电源相连；适配器需要专业人士安装在电动车底部。简单来说就是通过适配器接受充电板的电力，实现无线充电。1.2.2 国内发展及现状国内无线供电器设计起步相对较晚，近年来也得到了蓬勃发展且显出了欣欣向荣的趋势，市面上也出现了众多无线充电产品。从之前在电动牙刷、剃须刀等小功率产品上的应用，发展到现在在手机充电器等方面更大功率的传输的巨大突破

21、性的进展。作为Qi标准组织的一员，海尔在2011年CES上推出了概念性“无尾电视”，不需要电源线、信号线和网线。海尔称该产品采用了与麻省理工学院合作的无线电力传输技术。中国香港的美创公司出品的无线充电器也小有名气（美创科技有限公司是著名的电子元器件独立分销商）。深圳的畅客在无线充电器的发展也崭露头角。综上所诉，尽管各国政府对无线供电技术都有着浓厚的兴趣，并且很对前言的科研单位和科研机构都开始投入资源研究这一新兴技术，但是无线充电技术任然处于一个起步阶段，如果可以实现的话它将能够解决大量人类目前所遇到的问题，不仅仅是充电着单一的方面，而且对于能源问题也能够得到很好的处理，但是要想将这一技术真正的

22、用于我们生活还有一段很长的路要走。尽管如此，现有的一些实验成果已经让人看到了曙光，至少可以证明在短距离内，小功率的应用场合无线充电技术还是有这一席之地，而随着科学技术的不断发展我相信无线充电技术一定会有很大的突破，不仅仅能够解决我们有线充电的烦恼还能够作为清洁能源的使用，使我们的生活变得更加美好。第2章 无线充电技术原理分析2.1电磁感应式无线充电的原理无线充电技术，即（Wireless charging technology），是指具有电池的装置不需要借助于电导线，利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术，源

23、于无线电力输送技术。 通过电磁感应的方式实现无线电能的传输，其本质是变压器理论与现代电池理论的结合，系统由发射线圈和接受线圈组成，两个线圈在一起构成电磁耦合感应器。发射线圈所携带的交流电产生磁场，通过线圈耦合使接收线圈产生电压，由线圈耦合而产生的能量用于为移动设备供电或一些便携式设备的电池充电。 交流电整流滤波电路高频逆变电路发射线圈接收线圈整流变换电路负载驱 动 电 路图1电磁感应式无线充电原理图2.2无线充电技术分类无线充电技术的原理研究可以追溯到19世纪30年代，科学家迈克尔法拉第首先发现了电磁感应原理，即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了 19世纪 90年代，爱迪生光谱辐射能研究项

24、目的一名助手，也是后来的科学家尼古拉特斯拉(Nikola Tesla) 证实了无线传输电波的可能性，并申请了首个专利。目前无线充电存在四种不同的商用技术，电磁感应技术、无线电波技术和电磁共振技术、电场耦合技术，几种技术各有特点。实现无线充电技术主要通过四种方式：电磁感应式、磁场共振式、无线电波式、电场耦合式。1.电磁感应式充电：初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈钟产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就

25、使用了电磁感应技术。2.磁场共振充电：由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。3.无线电波式充电：这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要

26、有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。日本龙谷大学的移动式无线充电系统，也是通过频率为2.45GHz 的微波送电，点亮了行驶中的模型警车的警灯。电场耦合式充电：充电模块是由2个非对称偶极子按垂直方向排列而成的，这组偶极子各由供电部分和接收部分的活性炭电极和接地电极组成。无线供电模块就是通过这2个非对称偶极子的电场耦合而产生的感应电场来供电的。电场耦合方式的特点大致有三：1、充电时可实现位置自由，2、电极薄，3、电极部的温度不会上升。因此

27、不仅能够提供便利性，而且还可降低系统成本。目前已试制完成为平板终端及电子书等便携终端进行无线供电的供电台。本次设计主要采用的是电磁感应式无线充电技术，使其能实现短距离的无线电能传输。第3章 硬件电路的设计3.1 主要元器件的选择3.1.1 555定时器555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工作，7555可在318V工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555

28、定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面，555引脚图如图2所示： 图2 555定时器引脚图3.1.2 快速恢复二极管电源电路采用12V50Hz的交流电源变压器，可选用普通的二极管。次级接收线圈接收的电磁波是高频电磁波，将高频交变电流整流为直流电流不能使用简单的整流二极管，将普通的整流二极管用于高频电路，不但效率低而且会很快的发热将其烧毁。影响高频整流电流效率的主要参数是二极管的反向恢复时间Trr（Reverse Recovery Time）和结

29、电容（junction capacitance）,特别是对反向恢复时间影响最强。随意本次研究采用的是快速恢复二极管。恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5µs以下）的二极管被称为快速恢复（Fast Recovery Diode，FRD），简称快速二极管。工艺上多采用掺金措施，结构上有的仍采用PN结型结构，但大都采用对此加以改进的PiN结构。特别是采用外延型PiN结构的所谓快恢复外延二极管（Fast Recover Epitaxial Diodes，FRED），其反向恢复时间更短（可低于50ns）,正向压降也很低（0.9V左右）。不管什么结构，快速恢复二极管从性能上可分为快速恢

30、复和超快速恢复两个阶段。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到2030ns。本次设计使用的是FR107快速恢复二极管，如图3所示 图3 FR107快速恢复二极管最大正向电压Vf=1.3V;最大反向电流：IR=50100µA最大反向恢复时间：IF=0.5A IR=1.0A IRR=0.25A Trr=300ns最大正向平均整流电流：If=1.0A典型结电容 VR = 4.0V, f = 1MHz3.1.3 功率场效应管控制功率场器件泛指一切用电压信号控制工作电流的电力电子器件。这类器件的基本特点是输入阻抗极高，因而所需驱动功率很小，而且大多数器件在控制信号撤

31、除之后即会自动关断，是一种高性能的自关断器件。与各种双极型电力电子器件相比功率MOSFET从原理到性能都有很多独特之处。功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，具有自关断能力,驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于 DC/DC 变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。电力场效应晶

32、体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。图4 Power MOSFET的结构和电气符号电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极

33、和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。本次研究采用的是IRFP460功率场效应晶体管, 是Vishay公司提供的具有最佳坚固耐用、快速切换特性的第三代场效应管，低导通电阻和成本效益的最佳组合。图5 IRFP460功率场效应管VDD = 50 V, 开始温度TJ = 25 °C, L = 4.3 mH, RG = 25 , IAS = 20 A；ISD 20 A, dI/dt 160 A/µs, VDD

34、 VDS, TJ 150 °C3.1.4 三端稳压器三端稳压器：是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。因为固定三端稳压器属于串联型稳压电路，因此它的原理等同于串联型稳压电路。三端稳压管，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压管，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压管。本次研究采用的三端稳压器为TL431，TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从

35、Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。典型动态阻抗为0.2，相比较78和79系列该器件TL431的性能更加优越和完善，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。TL431所具备的特点：1、可编程输出电压为36V；2、电压参考误差：±0.4 ，典型值25（TL431B） ；3、低动态输出阻抗，典型0.22 ；4、负载电流能力1.0mA to 100mA；5、等效全范围温度系数50 ppm/典型；6、温度补偿操作全额定工作温度范围；7、 低输出噪声电压。图6 TL431符号及内部方框图图7 TL431内部电路图3.

36、2 发射模块1.发射部分发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成，见图振荡源由555电路，为功放电路提供激励，电源接通时，555的3脚输出高电平，同时电源通过R1R2向电容c1充电，当c1上的电压到达555集成电路6脚的阀值电压（2/3电源电压）时，555的7脚把电容里的电放掉，3脚由高电平变成低电平。当电容的电压降到1/3电源电压时，3脚又变为高电平，同时电源再次经R1R2向电容充电。这样周而复始，形成振荡，测试振荡器输出波形。已知f=1.44/(R1+2R2)C1，设：f=128KHz，试确定R1；R2；C1之值信号，输出占空比约等于2/3的方波，所以使高频振荡电路的工作与间歇时

37、间比也等于2/3。为了能在小功率的推动下也能输出足够大的高频功率，输出级选用场效应管IRF634，场效应管是一种电压控制器件，原则上不消耗激励功率，但它的极间输入、输出电容很大，有几百pF，如果直接接到555的输出端，会因为555电路的输出电流很小而使波形的上升时间和下降时间变大，而导致效率下降。所以我还在555电路的后面加了一对互补的三极管，此互补管接成射极输出，具有极小的输出电阻，可以使方波的上升和下降时间大大减小。加上了这级电路后效率提高。555产生的高频信号再通过C3和R3组成的耦合电路之后被功率开关管功放大放大后的高频信号通过L1 c8组成的谐振电路发射出去，谐振功率放大器由LC 并

38、联谐振回路和开关管IRF460 构成。当源、漏极接有电感性负载时，管子截止时电感电流不能突变，D2用这个二极管续流，防止高压击穿管子。振荡线圈按要求用直径13CM1mm的漆包线密绕10 圈，接收线圈13CM1mm的漆包线密绕15 圈实测电感值约为32uH.当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信号频率相同时，功率放大器发生谐振，此时线圈中的电压和电流达最大值，从而产生最大的交变电磁场。当接收线圈与发射线圈靠近时，在接收线圈中产生感生电压，当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相同时产生谐振，电压达最大值。实际上，发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，具有最好的能量传输效果，电容c4电解c5稳

39、压管D1组成一个5v电压供555使用、两个C6/C7电容组成滤波电路 R5/1K是限流电阻，R4/R6/100的是功率电阻C3和R3组成的耦合电路电路连接于信号源和信号处理电路或两级放大器之间，用以隔断直流电，让交流电或脉动信号通过，使相信的放大器直流工作点互不影响。图8发射电路3.3接受模块L1和L2分别是初级和次级耦合线圈，和L2的(1mm漆包线密绕15 圈实测电感值约为66uH)的耦合被无线传送到次级接收电路，高频交流信号通过FR107高速整流管整流后，c4/c5滤波，D1稳压后变成5V直流电能电压,TL413和Q18050组成恒压充电电路给电池进行充电，充电指示红LED灯亮。TL413

40、为Q1基极提供基准电压当充电池充满时电压超过一定量亮，Q1导通Q2也导通从而点亮led绿灯。R1是取样电阻，R2 和R4分压电阻调整R4阻值值到基准电压，R5为限流电阻，调整它可以得到不同的充电电流。图9接受电路模块3.4元器件清单电阻R1 /10K R2/10K R3/220 R4/100 R6/100 R7/1k限流电阻R5/1K 滤波电容c4/0.1uf c5/10uf/50V 功率场效应管Q3/IRF460 续流二极管D1/IN4733A D2/FR107 发射和接受线圈L1/32UH L2/66UH555定时器 NE555三极管Q1/8050 Q2/8550快恢复整流二极管FR107

41、 精密电压源TL431A第4章 设计总结与展望4.1设计总结无线充电级数是一个新的电力传输技术，也是信息时代的核心，从信息的检测到传输处理，从能量的变换到传送石信息优势能量。“无线传输”顾名思义就是利用一种特殊的设备在不依赖电线，也不需要任何物理上的连接直接对设备进行充电，本文主要是同过电磁感应式原理进行简易的无线电能传输，主要有接受模块和发射模块这2部分组成，在接收单元空载(不接负载)的情况下，保持L1 L2同轴，调整UL2间距为0.5 m，使用示波器采集数据。555单片机输出PWM驱动信号， PWM频率为128 KHZ满足系统的要求；在接收单元空载(不接负载)的情况下，保持L1与L2同轴，

42、改变LlL2间距，使用数字电压表测量数据，能量接收单元谐振电容两端输出电压描绘曲线可以看出两线圈距离和电能传输效率成反比。能量接收单元谐振电容两端输出电压；保持Ll与L2同轴相距1cm，分别对电池电压进行两次测量，在室温下将电池放电至3V3.5V后再做充电测试，每次充放电后搁置510分钟。充电过程的测试结果绘成相应充电曲线由图表可知锂离子电池在充电过程中均遵循涓流充电、恒流充电、恒压充电以及充电终止的过程，符合电池自身的特性曲线工作。在测试过程中，测量了电路的PWM驱动信号，能量发送电路、充电接收电路、能量传输距离、锂离子电池充电时间和充电电压，测得的实际波形和数据说明该无线充电平台符合设计要求。这种基于非接触式供电的锂离子充电的方法可行，用电设备与电源完全分离，特别适合在电动汽车充电站、水下设备供电、医疗设备供电、通信设备供电等要摆脱线缆束缚的环境。4.1.1设计中存在的问题1、 发射部分与接受部分线圈的缠绕比较繁琐，缠绕时必须使两线圈一致。2、 两线圈之间必须完全耦合才可以，如果有错开的话，传输的效率就会变得很低。3、 由于专业知识有限，只能实现两线圈之间的无线，无法实现心中所想（WIFI那种方式的无线传输）的那种直接对负载进行无线的传输，感觉很遗憾。4.2无线充电技术的展望参考文献1 朱美杰.感应式无线充电技术的研究D.