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標題: 無線充電系統 [打印本頁]
作者: comeonbaby    時間: 2017-12-14 16:15
標題: 無線充電系統
1. 設計要
1. 無線充電系統的工作頻率選定在 ISM 波段，例如 433 MHz。
2. 無線充電距離可以超過 10 厘米。
3. 充電電流將大于 1A。
4. 該系統可以為電動玩具車進行充電。
5. 該系統具備進一步升級為實用系統的潛力
2.系統設計方案系統設計任務
設計并制作一個磁耦合諧振式無線電能傳輸裝置，其結構框圖如圖1所示。
file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsE9F1.tmp.png
圖1 電能無線傳輸裝置結構框圖
2. 發射電路設計
file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA02.tmp.jpg
圖 1、發射電路原理圖
發射部分發射電路由振蕩信號發生器和諧振功率放大器兩部分組成。
振蕩源由555電路，為功放電路提供激勵，電源接通時，555的3腳輸出高電平，同時電源通過R1、R2向電容c1充電，當c1上的電壓到達555集成電路6腳的閥值電壓（2/3電源電壓）時，555的7腳把電容里的電放掉，3腳由高電平變成低電平。當電容的電壓降到1/3電源電壓時，3腳又變為高電平，同時電源再次經R1、R2向電容充電。這樣周而復始，形成振蕩，測試振蕩器輸出波形 已知f=1.44/(R1+2R2)C1。信號，輸出占空比約等于2/3的方波，所以使高頻振蕩電路的工作與間歇時間比也等于2/3。
為了能在小功率的推動下也能輸出足夠大的高頻功率，輸出級選用場效應管IRF634，場效應管是一種電壓控制器件，原則上不消耗激勵功率，但它的極間輸入、輸出電容很大，有幾百pF，如果直接接到555的輸出端，會因為555電路的輸出電流很小而使波形的上升時間和下降時間變大，而導致效率下降。所以我還在555電路的后面加了一對互補的三極管，此互補管接成射極輸出，具有極小的輸出電阻，可以使方波的上升和下降時間大大減小。加上了這級電路后效率提高。555產生的高頻信號再通過C3和R3組成的耦合電路之后被功率開關管功放大放大后，的高頻信號通過L1和諧振電容組成的諧振電路發射出去，諧振功率放大器由LC 并聯諧振回路和開關管IRF460 構成。當源、漏極接有電感性負載時，管子截止時電感電流不能突變，D2用這個二極管續流。防止高壓擊穿管子。振蕩線圈按要求用直徑13CM1mm的漆包線密繞10 圈，實測電感值約為32uH.電容c4電解c5穩壓管D1組成一個5v電壓供555使用、兩個C6、C7電容組成濾波電路 R5/1K是限流電阻，R4/R6/100的是功率電阻C3和R3組成的耦合電路電路連接于信號源和信號處理電路或兩級放大器之間，用以隔斷直流電，讓交流電或脈動信號通過，使相信的放大器直流工作點互不影響。
file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA03.tmp.jpg
圖2、接收電路PCB板
3. 接收電路設計
file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA13.tmp.jpg
圖3、接收電路原理圖
當功率放大器的選頻回路的諧振頻率與激勵信號頻率相同時，功率放大器發生諧振，此時線圈中的電壓和電流達最大值，從而產生最大的交變電磁場。當接收線圈與發射線圈靠近時，在接收線圈中產生感生電壓，當接收線圈回路的諧振頻率與發射頻率相同時產生諧振，電壓達最大值。實際上，發射線圈回路與接收線圈回路均處于諧振狀態時，具有最好的能量傳輸效果。
兩個電感分別是初級和次級耦合線圈，諧振電容和L1的(1mm漆包線密繞10 圈實測電感值約為32uH)耦合被無線傳送到次級接收電路，高頻交流信號通過FR107高速整流管整流后，c6、c7濾波，D1穩壓后變成5V直流電能電壓。
TL413和Q18050組成恒壓充電電路給3.7V的鋰電池進行充電，充電指示紅LED燈亮TL413為Q1基極提供基準電壓當充電池充滿時電壓超過一定量亮，Q1導通Q2也導通從而點亮led綠燈。R1是取樣電阻，R2 R4分壓電阻調整R4阻值值到基準電壓，R5為限流電阻，file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA24.tmp.pngfile:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA25.tmp.pngfile:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA26.tmp.pngfile:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA27.tmp.pngfile:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA28.tmp.png調整它可以得到不同的充電電流.
file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA38.tmp.pngfile:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA39.tmp.pngfile:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA3A.tmp.png
file:///C:\Users\xin\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsEA3B.tmp.jpg
圖4、接收板PCB板
5、元器件清單
電路板元件清單
Comment
Designator
Quantity
Battery（接口）
BT1
1
電容（CBB,,223/630V[size=8.0000pt]）
C1, C2, C3
3
電容（滌綸電容102[size=8.0000pt]）
C4, C5
2
電容103
C6
1
電解電容100UF
C7，C9
2
電解電容470UF
C8
1
Diode 1N5819
D1，D8
2
LED綠
D2
1
LED紅
D3, D9
2
Diode FR107
D4, D5, D6, D7
4
USB(公母接口)
J1
3
Inductor（自制，1mm漆包線20m）
L1
1
Inductor (工字10UH)
L2
1
8050
Q1
1
8550
Q2
1
電阻
R1，R6
150
2
R2
7K
1
R3
1K
1
R4
8
1
R5
8
1
AD84064Q
U1
1
TL431ACD
U2
1
電容103
C2
1
電容104
C3，C4
2
電容151
C1
1
電容201
C13
1
電解電容10uf
C5
1
電解電容100uf
C7
1
電容（滌綸電容102[size=8.0000pt]）
C11，C12
2
陶瓷聚酯薄膜電容100NF
C6
1
電容（CBB,223/630V）
C8，C9，C10
3
Diode 1N4773
D1
1
Diode RF107
D2
1
USB(公母頭)
J1
1
Inductor（自制，1mm漆包線）
L1
　
1
LED1
LED1
1
8050
Q1
1
8550
Q2
1
IRF460
Q3
1
電阻
R5，R7
10K
2
R6
100
1
R3，R4
220
2
R1, R2,
1K
2
六腳開關
S1
1
555
U1
1





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