无线传能充电器设计论文

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1、21ic中国电子网：http://www.21ic.com/21ic电子技术论坛：http://bbs.21ic.com/无线传能充电器摘要：本项目设计了一种简单实用的无线传能充电器，通过线圈将电能以无线方式传输给灯泡（电池）。本无线传能充电器由能量发送单元与能量接收单元两大部分组成，可以在5cm范围内对灯泡（电池）进行充电。Abstrast:：Thisprojectdesignedasimpleandpracticalwirelessenergytransfercharger,throughthecoiltotransmitpowerwirel

2、esslytoalamp(batteries).Thewirelesstransmissiontosendthechargerfromthepowerunitandreceivingunitofenergyoftwomajorcomponents,canbewithin5cmofthebulb(battery)tocharge.一方案设计：（1）理论分析：为实现无线充电器系统，主要是利用电磁感应原理，是初级线圈与次级线圈构成一个可分离的耦合变压器，电能一非接触的方式传送到负载设备。电能磁能是这电场与磁场的周期性变化以电磁波的形式向空间传播。本设计

3、的关键点之一是利用线圈耦合的方式进行能量传递，使接收单元接收到足够的能量，以保证后续电源的能量供给。二是如何提高充电电路的能量利用效率，在满足充电电路正常工作的前提下尽可能采用低功耗的设计。（2）设计方案论证1主振荡电路：方案一：使用有源晶振，若载频为2MHz，载频较高，与之谐振电容可能非常小，由于分布电容的影响，调试困难。并且虽然可以产生稳定的工作频率，但频率不可调，很难产生谐振。方案二：采用NE555做产生波形电路，调节555的变阻器大小可以再一定范围内改变输出方波的频率及占空比，，当LC振荡电路改变时调节变阻器大小即可以产生相应频率的波形，

4、与LC电路形成谐振。所以选择（方案二）。21ic中国电子网：http://www.21ic.com/21ic电子技术论坛：http://bbs.21ic.com/2功率放大电路：方案一：采用大功率开关三极管作为功放元件，但管耗较大，需要大面积的散热片，成本较高。方案二：采用场效应管作为功放元件，功耗低于三极管，驱动功率小，使用方便。直接使用NE555的输出就可以直接驱动。所以选择（方案二）。二．硬件设计（1）系统框图系统包括能量发送单元和能量接收单元两部分。能量发送单元主要由电源电路，高频功率放大电路，晶体振荡电路以及耦合线圈四部分组成，能量接收

5、单元主要由整流滤波电路，能量转换部分组成。D为两线圈之间的距离。系统总体框图如下：直流电源能量发送单元能量接收单元电源管理振荡D功放转换充电灯泡（电池）　　　（2）单元电路设计1电源电路本项目使用了24V与5V电源分别给场效应管即NE555供电，采用变压器变电后使用7812与7912稳压源模块产生24V点然后再经7805电源稳压产生5V电。并且一定要注意两电源共地。21ic中国电子网：http://www.21ic.com/21ic电子技术论坛：http://bbs.21ic.com/2信号产生电路采用NE555构成振荡频率约为500KHZ的信号

6、发生器，为功放电路提供激励信号。调节555的变阻器大小可以再一定范围内改变输出方波的频率及占空比，调节得到所需要的频率。3功放驱动电路谐振功率放大器由LC并联谐振回路和开关管IRF640构成。功放驱动电路主要用于放大前级振荡电路产生的振荡信号，从而将更高的振荡信号送入下级高频功率发大电路。4LC谐振电路设计21ic中国电子网：http://www.21ic.com/21ic电子技术论坛：http://bbs.21ic.com/能量发送单元射频输出端采用发射线圈（电感）和电容并连连构成谐振回路。为了提高能量接收单元获取更大电压，是能够在更远距离工作

7、，能量接收单元采用并联谐振回路。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。当接收端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。所以，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。线圈传递能量效率较高，传送间距越大。5接受端充电控制电路设计电能经过线圈接收后，高频交流电压经过IN4007整流管进行全波整流，2200uf的电容滤波，再用3.3V稳压二极管惊醒稳压，输出直流电

8、为灯泡（电池）提供较稳定的工作电压。三改进思想（1）在传输距离，线圈参数已定的情况下，发送端要有更高的频率，发送线圈工作在谐振状态等使传