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1、无线电能传输装置成都工业学院毕业设计论文课题名称：无线电能传输装置设计时间：系部：电气与电子工程系专业：供用电技术班级：1202161姓名：刘佳福指导教师：目录1 系统方案 . .IV系统整体思路 .IV系统方案论证与选择 .IV信号发生方案选择 .IV驱动电路方案选择 .IV整流电路方案选择 .V整体方案设计 .V2 理论剖析与计算 . .VI发射模块剖析与计算 .VI信号发生电路原理剖析与计算.VI驱动电路原理剖析与计算.VI接收模块剖析与计算 .VI参数选择 .VII3 电路设计 . .VII信号发生电路 .VII驱动电路 .IX功率 MOSFET的使用 .IXIR2110 芯片的使用
2、.X接收电路 .XII4 测试方案与测试结果 . .XIII测试方法与仪器 .XIII测试数据与结果 .XIII5 实物制作图片 . .XIV致 谢 .XVII参照文件 .XVIII任务书1. 任务依据 2014 年 TI 杯大学生电子设计比赛题F 题：无线电能传输装置，设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置，其构造框图如图1 所示。I1U1驱发接电动射收能电线线变路圈圈换xI 2U2图 1 电能无线传输装置构造框图2. 要求（ 1）保持发射线圈与接收线圈间距离 x =10cm、输入直流电压 U1 =15V时，接收端输出直流电流 I 2=，输出直流电压 U28 V ，尽可能提升该无线电能传
3、输装置的效率 。（ 45 分）（ 2）输入直流电压 U1=15V，输入直流电流不大于 1A，接收端负载为 2 只串连 LED灯（白色、 1W）。在保持 LED灯不灭的条件下，尽可能延伸发射线圈与接收线圈间距离 x。（ 45 分）（ 3）其余自主发挥（ 10 分）（ 4）设计报告（ 20 分）3. 说明（1） 发射与接收线圈为空心线圈，线圈外径均202cm；发射与接收线圈间介质为空气。（2） I 2 = 应为连续电流。（3） 测试时，除 15V 直流电源外，不得使用其余电源。（4） 在要求（ 1）效率测试时，负载采纳可变电阻器；效率U2I2100% 。U1I1（5） 制作时须考虑测试需要，合理设
4、置测试点，以方便丈量有关电压、电流。摘要跟着技术的不停发展与进步，无线电能传输技术愈来愈备受瞩目，特别在一些特定场合，无线电能传输技术拥有传统电缆线供电方式所不及的独到优势，能够极大地提升设备供电的靠谱性、便利性和安全性。在2008 年 8 月的英特尔开发者论坛（ IDF，IntelDeveloperForum）上，西雅图实验室的约书亚史密（ JoshuaR.Smith）领导的研究小组向民众展现了一项新技术鉴于“磁耦合共振”原理的无线供电，在展示中成功地址亮了一个一米开外的 60 瓦灯泡，而在电源和灯泡之间没有使用任何电线。他们宣称，在这个系统中无线电力的传输效率达到了 75%。本设计主要由电
5、生磁和磁生电两部分主成。第一部散发射电路由 PWM集成控制电路 TL494为主芯片的开关电源，以 IR2110 为驱动电路，控制两路输出，将电能传输给发射线圈，产生磁场；第二部分接收电路，接收线圈经过电磁感觉将接收到的磁信号， 转变成电能，整流滤波后，供负载 LED 灯正常发光。重点词： 无线电能传输、磁耦合、串连谐振、传递效率、距离无线电能传输装置装置1 系统方案系统整体思路依据任务要求设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置， 用空心线圈制作了直径为 20cm的发射和接收线圈；利用信号发生电路将输入的直流 15V 电转变为 PWM脉冲信号，经过线圈驱动电路产生交变电流，在空间产生交变的磁
6、场，利用磁耦合谐振式原理，在接收线圈端产生感觉电势和电流，将电能无线传输到接收线圈，实现无线电能的传输。经过几日的测试，制作出了传输效率达 %，线圈之间的距离 x 的值最大为 31cm的磁耦合谐振式无线电能传输装置，知足了设计要求。系统方案论证与选择信号发生方案选择方案一：石英晶体振荡器。此电路的振荡频次仅取决于石英晶体的串连谐振频次 fs ，而与电路中的 R、C的值没关。所以此电路能够获取频次稳固性极高的脉冲波形，它的缺点就是频次不可以调理，并且频带窄，不可以用于宽带滤波。此电路特别合适秒脉冲发生器的设计，故不太合用于本实验，所以不采纳此电路。方案二：采纳 PWM控制器芯片 TL494。TL
7、494是一个固定频次脉宽调制电路。利用RC串连谐振原理，由内部线性锯齿波振荡器产生正向锯齿波，实现脉冲宽度调制。 TL494 拥有控制、驱动、监控和各项保护功能，合用于设计所有的（单端或双端）开关电源典型电路。综合比较以上两种方法，选择方案二。驱动电路方案选择方案一： MOS管驱动电路。 实质就是对电容的充放电， 对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬时能够把电容当作短路，所以瞬时电流比较大。但本设计 LC 串连负载在单电源输入下工作，只好采纳开关种类的全桥驱动，所以不合用于本电路。方案二： IR2110 驱动全桥电路， IR2110 采纳 HVIC和闩锁抗扰乱 COM制造工业，拥有独立的
8、低端和高端输入通道， 输入两个有时间间隔的脉冲后， 可输出两路不一样的电压，控制全桥驱动 MOS管导通，LC串连负载在单电源输入状况下使用 IR2110 驱动全桥电路，电路稳固，性能好，同时 IR2110 能够很好的保护电路。综合比较以上两种方法，选择方案二。整流电路方案选择方案一：二极管半波整流。利用二极管的单导游电性，二极管蒙受反压大，整流成效不必定好，直流电源输入时，不可以构成放电回路，不合用于本电路。方案二：桥式整流。四只整流二极管 D14 和负载电阻 RL构成。四只整流二极管接成电桥形式。桥式整流电路战胜了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管蒙受反压大的弊端，且成本低，效率高，合用于各样电路。综合比较以上两种方法，选择方案二。发射线圈的选择方案一：多层齐心铜芯线圈。方案二：单层齐心圆铜芯平面线圈。经过测试单层齐心圆铜芯平面线圈制作的装置传输效率更高， 线圈之间的距离 X 达到更大，且单层齐心圆铜芯平面线圈制作简单， 性能稳固，所以我们最后选择了方案二。整体方案设计本系统主要由发射模块和接收模块两部分构成。发射模块信号发生电路产生占空比可调的方波，经驱动电路提升其驱动能
