日程安排 起止日期 工作内容 2015.5.15–2015.5.31 检索文献，寻找符合设计要求的方法 2015.6.01–2015.6.09 绘制原理图 2015.6.10–2015.6.13 模拟原理图。 进行参数设计 2015.6.14–2015.6.15 根据实际元件绘制PCB图 2015.6.16–2015.6.19 安装PCB板 2015.6.18–2015.6.19 PCB板测量调试 2015.6.20–2015.6。 25编写说明书的主要参考资料[1]康华光。 电子技术基础（模拟部分）（第五版）。 高等教育出版社，2006； [2] Multisim电路仿真与应用 [3] Altium Designer快速入门（第二版） 导师意见 署名：年月日 教研室意见署名：年月日 《模拟电子技术》课程设计任务 本书适合专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程。 导师姓名。 学生的名字。 项目名。 简单无线充电系统的内容和任务。 1.设计任务。 设计一个简单的无线充电系统。 输入信号为220V50HZ交流电。 充电系统输出5V500mA直流信号可为手机锂电池充电，并采用发光二极管指示充电状态。
二、设计内容 1、电路设计方案比较； 2、电路参数的分析、计算和选择； 3、单元电路的设计与分析； 4、实物生产； 5、系统调试（所用仪器、测试数据表）； 6、撰写设计报告。 要求或要达到的技术指标 基本要求及指标 1．220V50HZ交流供电，充电系统输出可达5V500mA； 2． 非接触距离大于3厘米； 充电时指示灯呈红色，充满电时呈绿色常亮； 4、完全延时30秒当停电需要继续充电时，按下触摸开关即可启动； 如果没有负载，电源将自动切断。 二、扩容要求及指标 1、充电系统最大输出5V2A以上； 2、非接触距离越远越好； 3、可为无线传输范围内的其他设备供电； word完美格式 进度表 起止日期 工作内容 2015.5 .15–2015.5.31 查找文献，找到符合设计要求的方法 2015.6.01–2015.6.09 绘制原理图 2015.6.10–2015.6.13原理图仿真、参数设计 2015.6.14–2015.6.15 根据实际元件绘制PCB图 2015.6.16–2015.6.19 安装PCB板 2015.6.18–2015.6.19 PCB板测量调试 2015.6.20 –2015.6.25 编写说明主要参考资料[1]?百度.百度百科无线充电技术[DB/OL]./view/4358992.htm?[2]?百度.无线充电技术PPT[DB/OL] ./view/3e109509bb68a98271fefaf5.html?[3]? 百度文库。 浅析无线充电技术现状及未来发展趋势[DB/OL]./view/de7a4263783e0912a2162a5e.html? [4]？ 电子爱好者。 无线充电技术离我们还有多远[J/OL]./news/hangye/220.html[5]马继智无线充电的设计与制作[J]安徽建筑大学2013年导师意见签名：年月日教研办公室意见签名：年月日字完美格式本模型电力课程设计总结，我们的课题是一个简单的无线充电系统的设计。 我们选择电磁感应作为本设计电路的原理。 论文首先设计了一个直流稳压电源，将220V家用电转换为12v，以提供简单的无线充电系统。 ±12V DC，然后采用RC振荡电路、反相比例放大电路、电压跟随电路、功率放大电路组成无线发射模块。
这是一种基于电磁感应原理的无线充电电路。 与大功率电力传输相比，低功率无线充电技术更加实用。 需要频繁充电的智能手机是这项技术的最大受益者。 关键词：无线； 收费; 电磁感应; RC振荡电路摘要本次模型电动课程设计，我们的课题选为简单易学的无线充电系统设计，我们利用电磁感应原理进行本次设计，电路、论文设计了一个220V家庭电转变成12V直流稳压电源为简单的无线充电系统提供+12V直流电，然后使用无线发射模块的RC振荡电路、反比例放大电路、电压跟随电路、功率放大电路。 这是一种基于电磁感应原理的无线充电电路，相对于高功率电力传输，低功率无线充电技术更具实用价值，而需要频繁充电的智能手机是该技术的最大受益者。 关键词：无线； 收费 ;; 电磁感应。; RC振荡电路目录 TOC o "1-2" h u 1309 1 简介 1 4785 1.1 无线充电器的发展 1 30382 1.2 无线充电的意义 1 30589 1.3 设计任务 2 13800 2 设计方法演示 2 8850 2.1 比较设计方法概述 2 25994 2.2 设计方法选择 3 16300 3 电路设计 4 20052 3.1 直流稳压源设计 4 30884 3.2 简易无线充电器设计 5 11911 4 电路仿真 10 1883 5 电路制作、调试与测量 11 667 5.1 电路制作 11 24593 5.2 简单的无线充电电路调试 11 30904 6 设计总结 14 32667 6.1 设计误差分析 14 3229 6.2 无线充电的发展前景及局限性 14 1033 参考文献 15 30751 致谢 16 17524 附录 1 元件清单 17 30215 附录 2 原理图19 27352附录3 PCB 图23 14776 附录4 实物图24Word 完美格式1 引言1.1 无线充电器的发展无线充电是近年来兴起的一种新型充电技术。 顾名思义，它不需要借助充电线就能实现一定空间内的充电。
与传统有线充电相比，无线充电具有体积小、便携性高、兼容性强等优点，有利于电器设备的防水防尘设计。 但无线充电也存在标准不一致、效率低、辐射危害等缺点。 无线充电主要基于无线电力传输技术。 早在 1830 年代，迈克尔·法拉第就发现变化的磁场中会产生电流，闭合电路中也会产生磁场。 遗憾的是，由于电磁场本身造成的传输效率低、辐射风险高等关键问题缺乏实质性突破，该领域的研究一直没有取得进展。 香港城市大学电子工程系徐书元教授早年成功研发出“无线电池充电平台”。 可以将多种电子产品放置在充电平台上，利用近场电磁耦合原理，通过低频电磁场进行充电。 2007年6月，美国麻省理工学院的Marin Soljacic等人在无线电力传输方面取得新进展。 他们使用两米外的电源“远程”点亮一个60瓦的灯泡。 2008年底，全球第一个无线充电标准组织——无线充电联盟成立。 2010年发布了第一个无线充电标准Qi标准，为低功耗无线充电设备的普及提供了技术。 支持。 如今，随着大量符合Qi标准的无线充电设备推出，无线充电已经开始走进我们的日常生活，并有望取代有线充电成为主流。
1.2无线充电的意义（1）采用无线磁电感应充电的设备可以隐形，设备磨损率低，应用范围广泛。 公共充电区面积相对减少，但减少的占地面积不会太大。 大的。 (2)技术含量高、操作方便，可以实现较远距离的无线能量转换。 不过大功率无线充电的传输距离仅限于5米，并不算太远。 (3)操作方便。 1.3 设计任务 设计一个简单的无线充电系统。 输入信号为220V50HZ交流电。 充电系统输出5V500mA直流信号给手机锂电池充电，并采用发光二极管指示充电状态。 220V50HZ交流供电，充电系统输出可达5V500mA； 非接触距离可达3厘米以上。 2 设计方法演示 2.1 设计方法比较 2.1.1 设计方法一：电磁感应法 现在我们看到的各种无线充电技术大多采用电磁感应技术。 我们可以将这种技术视为分离式变压器。 我们知道，现在广泛使用的变压器由一个磁芯和两个线圈（初级线圈、次级线圈）组成； 当在初级线圈两端施加交流电压时，铁芯中将产生交变磁场。 结果，在次级线圈上感应出相同频率的交流电压，并且电力从输入电路传输到输出电路。 如果将发射端的线圈和接收端的线圈放置在两个独立的设备中，当电能输入到发射端的线圈时，就会产生磁场。 磁场会感应接收端的线圈并产生电流。 这样，我们就构建了一个无线电力传输系统。
2.1.2 设计方法二：磁共振法 与电磁感应法相比，磁共振技术在距离上有一定的容忍度。 可支持几厘米到几米的无线充电，使用起来更加灵活。 磁共振也采用两个规格完全匹配的线圈。 当一个线圈通电时，它会产生磁场，另一个线圈会谐振并产生电流，可以点亮灯泡或为设备充电。 除了距离较远之外，磁共振方式还可以同时为多个设备充电，并且对设备的位置没有严格的限制。 使用的灵活性在所有技术中名列前茅。 从传输效率来看，磁共振方式可以达到40%~60%，相对较低。 2.1.3 设计方法三：电场耦合法 电场耦合法包括送电侧和受电侧。 电力传输侧包括两组电极、振荡器、放大器和升压电路。 与传统的电磁感应式相比，电场耦合方式具有三大优势：充电时设备的位置有一定的自由度； 电极可以做得很薄，更容易嵌入； 电极的温度不会明显升高，这也非常有利于包埋。 。 首先，从位置上来说，虽然它的距离不能像磁共振那样达到几米的长度，但在水平方向上同样是自由的。 用户将终端随意放置在充电台上即可正常充电。 2.1.4 设计方法四：无线电波法与早期使用的矿物收音机类似。 它主要由微波发射器和微波接收器组成。 如图所示，接收电路可以捕获从墙壁反射回来的无线电波能量，并随着负载的变化而变化。 在保持稳定的直流电压的同时进行调整。
2.2 设计方法的选择 目前无线充电方法有四种，分别是电磁感应、磁共振、电场耦合和无线电波。 其中，电磁感应方式是目前公认的无线供电技术中比较成熟的“非接触式”供电系统。 但磁共振产生的磁场利用率不高。 随着距离的增加，供电效率会急剧下降，对电路的要求也非常苛刻。 电场耦合首先要求耦合线圈必须严格对准，否则传输功率将大大降低。 无线电波传输虽然在传输距离上有很大的自由度，但其传输效率太低，使用价值不高。 综上所述，在本次课程设计中，我们课题组以电磁感应为实验原理，实现了系统对外部设备的无线供电功能。 3 电路设计 3.1 直流稳压源设计 直流稳压源由电源变压器、整流器、滤波器和稳压电路四部分组成。 其直流稳压电源结构图及稳压流程如图4所示。 图1直流稳压电源结构图及稳压流程图。 设计直流稳压电源。 当输入为有效值为220V的交流电压时，可产生±12V、±9V、±5V三组直流电压输出。 最大输出电流I0max=500mA。 3.1.1 变压器选择电路需采用三端固定集成稳压器。 三端固定集成稳压器要求输入电压与输出电压大于； 商家只提供输出电压为12V的变压器，因此输出电压为For 12V变压器。 3.1.2 整流器的选择 稳压源设计要求最大输出电流I0max=500mA。 整流二极管的参数应满足最大整流电流I>1.5I0max=0.75A。 最大反向电压应大于变压器次级输出电压=16.97V。 ，选择整流桥2W10（峰值背压100V，平均电流2A），满足要求。
3.1.3 电容的选择 滤波电容可由下式计算得出： 式中，RL 为C 右边的等效电阻，应取最小值；T 为当前供电的周期。 可以计算出RL的最小值。 将T=20ms、Imax=500mA代入公式可得。 将T=20ms代入公式，可得C=1515μF。 可见C容量较大，应选用电解电容。 实际容量为2200μF，耐压值为25V。 防振电容：防振电容靠近滤波器，起到防振作用。 一般防振电容的电容值为0.1μF。 旁路电容，当输出电压升高时，可以进一步抑制纹波，防止纹波放大。 一般旁路电容的电容值为470μF。 3.1.4 电阻的选择 直流稳压电源的输出电压要求为+12V -12V +5V -5V，要求发光二极管两端电压在2V左右，因此电阻与之串联的是,,,,,。 3.1.5 选择三端稳压器。 直流稳压电源要求当输入为有效值为220V的交流电压时，能够产生±12V、±9V、±5V三组直流电压输出。 因此，选用固定三端稳压器LM7812、7912、7809、7909、7805、7905。 3.2 简易无线充电器设计 3.2.1 总体电路框图及原理分析 无线充电系统由电源电路、高频振荡电路、高频功放电路、发射和接收线圈以及高频电路 5 部分组成。频率整流和滤波电路。 系统框架如下图2所示，最后对充电电池进行充电。
从无线电路传输原理来看，电能和磁能随着电场和磁场的周期性变化以电磁波的形式传播到空间。 要产生电磁波，首先必须有电磁振荡。 电磁波的频率越高，其向太空辐射能力的强度就越大。 越大。 图2 总体电路框图 3.2.2 RC振荡电路设计 无线充电器利用电磁感应原理。 高频电路是发射电路的核心，为发射电路提供所需的交流电。 高频的主要作用是将电源模块提供的12V直流电转换成交流电。 通过741芯片产生100K频率的脉冲（因为调试后，在100K频率时效率达到最高），IRF540功率放大，使发射线圈产生磁场。 当接收线圈靠近时，产生感应电流，该电流经过全波整流和稳压。 ，得到负载（手机）所需的充电电压和电流。 RC振荡电路的设计如图3和图4所示。 图3 RC振荡电路波形 图4 RC振荡电路的频率如图3所示。该电路产生100KHZ的正弦波。 参数选择如图3所示：1个100KΩ电位器，2个10kΩ电位器，1个10KΩ电阻，2个100pF电容，UA741芯片。 3.2.3 反相比例放大电路的设计 反相比例放大电路产生方波并对电压进行放大，如图5 图5 反相比例放大电路如图5所示，采用LM318D芯片，10KΩ电位器，和5KΩ电阻。 500Ω电阻构成反相比例放大电路。
从仿真中可以看出，电压从479.496mV增加到9.570V，输入正弦波变为方波。 3.2.4 电压跟随电路设计 图6 电压跟随电路 电压跟随器提高了负载能力。 当高频逆变电路中的高端桥臂导通时，由于负载的存在，源极电位会升高到与栅极相同的水平，从而导致高端桥臂ARM无法继续导通，因此需要添加驱动电路。 如图6所示，本设计采用LM318D芯片和两个10KΩ电阻来驱动。 3.2.5 功率放大器的设计 图7 功率放大器电路 LC振荡电路。 电路输出的信号功率太低。 需要功率放大器电路来放大和增加信号功率。 这样，线圈耦合后，次级就能得到足够的能量。 给手机充电。 场效应晶体管IR540N是一个电压控制元件，是一个类似于电子管的三极管。 与双极晶体管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高、输入功耗低、温度稳定性好、信号放大稳定性好等优点。 它具有信号失真小、噪声低的特点，放大特性也比电子三极管好。 3.2.6 接收模块电路设计 图8 接收模块电路 发射和接收线圈直径均为4.5cm 左右，左右漆包线各绕10 匝。 其余整流桥采用1B4B42，电解电容型号为50uF，电阻为5KΩ，串联一个二极管和100Ω电阻作为充电指示灯。 发射模块的作用是将直流能量高效地转换为射频功率信号，以便接收电路充分利用该能量。
接收模块是接收前一级能量后进行处理的模块。 为了满足实际应用的需要，需要对接收到的射频信号进行整流、滤波、降压和稳压，处理后的直流电压可供其他负载使用。 该模块主要包括整流电路和接收转换电路的设计。 由于目前的充电电路均采用集成芯片提供输出转换，只需要保证输入端有足够的功率和一定的电压即可，因此本文仅采用较简单的电路设计。 输出电压为后续充电芯片提供所需的电压和功率。 最终给手机或平板电脑充电时，必须使用专业的充电芯片。 4 电路仿真图较大。 参见附录2。仿真结果如下： 图9。从图中可以看到简单无线充电系统的仿真结果。 输出电压稳定在4.779V，接近设计要求的5V，电流为15.877mA，低于500mA。 。 满足设计要求，仿真成功。 5 电路制作、调试和测量 5.1 电路制作第一步：画出正确可行的电路原理图并在Multisim 软件中仿真成功后，开始在AD 上绘制原理图，然后导出PCB 图并合理布线。 第二步：使用可以生成图像的软件生成一些图像文件。 第三步：将PCB图打印到热转印纸上（热转印纸是不干胶纸的背衬！）。 第四步：将印刷好的PCB转印纸平放在覆铜板上，准备转印。 第五步：用电熨斗加热（很热），将转印纸上的黑色塑料粉末压到覆铜板上，形成高精度的防腐层。
步骤6：制备用于腐蚀的氯化铁溶液。 第七步：注意不要过度腐蚀，结束腐蚀，最后焊接。 5.2 简单的无线充电电路调试本实验使用直径为一毫米的漆包线绕制的线圈，直径为4.5cm，匝数N=10。 实验电源由自制的12V稳压直流电源提供。 连接UA741芯片的4脚和7脚； 两颗LM318D芯片的4脚和7脚分别接-12和+12直流电源，地脚接电源地线。 将发射模块的线圈引脚连接至示波器，观察波形。 图10 发射线圈的波形如图10所示，在线圈两端添加频率为7.62V、频率为71.87KHZ的方波，以满足产生电磁感应的基本要求。 将发射线圈和接收线圈的两端用导线和相应的引脚连接在一起。 将两个线圈面对面，移动线圈，使距离达到 3 厘米。 将接收模块的充电引脚连接到电压表，观察LED（绿色）和电压表的电压变化。 图11 物理调试1 如图11所示，当发射线圈与接收线圈距离达到3厘米时，发光二极管发光，但充电引脚线圈两端电压只有3.09V。 图12 物理调试2 如图12所示，慢慢减小发射线圈和接收线圈之间的距离，电压表读数会慢慢增大。 当读数为5V时，发射线圈和接收线圈之间的距离为最佳距离。 记为0.5cm（因为线圈匝数只有10匝，导致误差较大）。
在合理的误差范围内，上述数据满足设计要求，实物产品成功生产。 6 设计总结 6.1 设计误差分析 (1) 设计装置和实验材料都有各自的误差，不太准确。 (2)焊接时间过长，可能会烧毁元件。 (3)焊点出现虚弱，影响电路工作。 (4)参数设计不合理，妨碍功能得到更好的体现。 (5)元件缺乏，达不到理想要求。 (6)实验中使用的器件，如芯片等，容易受到温度的影响。 如果实验时间太长，就会出现错误。 (7)测量仪器陈旧，无法准确检测结果。 (8)信号发生器输出信号不够稳定，导致输出信号波动，影响判断，无法准确判断参数是否合格。 6.2 设计经验 经过近一个月的努力，简易无线充电系统的设计和制作已经基本完成。 搭建实际电路得到的结果与虚拟软件得到的结果基本一致，得到了比较理想的结果。 通过这次设计制作一个简单的无线充电系统，我学到了很多知识。 我也遇到了很多困难。 我对AD软件的不了解也给一开始带来了很多麻烦。 通过AD视频来学习是非常有趣的。 其他的，让他们对AD软件有一定的了解。 其次，我发现PCB板打孔时电路有错误。 最后实物做出来后，发现网上购买的线圈还没有到（衡阳找不到，自己绕的误差太大）。 通过这个简单的无线充电系统的设计和制作，最深刻的体会是，掌握一门知识不仅仅是理论上的理解，更重要的是联系实际，真正掌握一项技术，并应用到实际中。生产。 参考文献[1]? 百度。 百度百科无线充电技术[DB/OL]./view/4358992.htm？ [2]？ 百度。 无线充电技术PPT[DB/OL]./view/3e109509bb68a98271fefaf5.html[3]? 百度文库。 浅析无线充电技术现状及未来发展趋势[DB/OL]./v
