简易无线充电系统
模拟电子技术课程设计说明书
简易无线充电器
院 、 部:
学生姓名:
指导教师:
专 业:
班 级:
完成时间:
I 课程设计评定意见
指导老师评阅意见
指导老师签字:
指导老师评定成绩
教研室意见
教研室主任签字: II 《 模拟电子技术》课程设计任务书
适应专业:自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程
指导教师 学生姓名
课题名称 直流稳压电源
内
容
及
任
务
一、设计任务
设计一个直流稳压电源,当输入为有效值220V的交流电压时,能产生±12V、±9V 、±5V三组直流电压输出。
二、设计内容
1、电路设计方案比较;
2、电路参数分析计算和选择;
3、 单元电路设计并进行分析;
4、实物制作;
5、系统调试(使用的仪器、测试数据表);
6、撰写设计报告。
拟
达
到
的
要
求
或
技
术
指
标
一、设计要求及技术指标
1、要求输入电压为有效值220V、50HZ的市电交流电压,电源输出电压为±12V、±9V 、±5V。
2、最大输出电流为Iomax=500mA,纹波电压△VOP-P≤5mV,稳压系数Sr≤5%。
二、扩展要求与指标
1、能显示电源输出电压值,00.0-12.0V;
2、要求有短路过载保护。
进 起止日期 工作内容 III 度
安
排 2015.5.15--2015.5.31 查找文献,找出符合设计要求的方法
2015.6.01--2015.6.09 画出原理图
2015.6.10--2015.6.13 对原理图进行仿真,进行参数设计
2015.6.14--2015.6.15 根据实际元件,画出PCB图
2015.6.16--2015.6.19 安装PCB板
2015.6.18--2015.6.19 对PCB板经测量和调试
2015.6.20--2015.6.25 写说明书
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电路仿真及应用
[3] Altium Designer快速入门(第二版)
指导
教师
意见
签名:
年 月 日 教研室
意见
签名:
年 月 日
IV 《 模拟电子技术》课程设计任务书
适应专业:自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程
指导教师 学生姓名
课题名称 简易无线充电系统
内
容
及
任
务
一、设计任务
设计一个简易无线充电系统,输入信号为220V50HZ交流电,充电系统输出5V500mA直流电信号能够对手机锂电池进行充电,并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、电路参数分析计算和选择;
3、 单元电路设计并进行分析;
4、实物制作;
5、系统调试(使用的仪器、测试数据表);
6、撰写设计报告。
拟
达
到
的
要
求
或
技
术
指
标
二、基本要求与指标
1、220V50HZ交流电供电,充电系统输出可达到5V500mA;
2、非接触式距离达3厘米以上;
3、充电时指示灯亮红色,充满亮绿色;
4、充满延时30秒断电,需要继续充电时,按一下轻触开关启动;如果没有负载的情况下会自动断电。
二、扩展要求与指标
1、最大充电系统输出达5V2A以上;
2、非接触式距离越远越好;
3、在无线传输范围内能对其他设备供电;
V 进
度
安
排 起止日期 工作内容
2015.5.15--2015.5.31 查找文献,找出符合设计要求的方法
2015.6.01--2015.6.09 画出原理图
2015.6.10--2015.6.13 对原理图进行仿真,进行参数设计
2015.6.14--2015.6.15 根据实际元件,画出PCB图
2015.6.16--2015.6.19 安装PCB板
2015.6.18--2015.6.19 对PCB板经测量和调试
2015.6.20--2015.6.25 写说明书
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.浅析无线充电技术的当今现状及未来发展趋势[DB/OL]./view/de7a4263783e0912a2162a5e.html
[4] 电子发烧友.无线充电技术到底离我们还有多远[J/OL]./news/hangye/20120816284720.html
[5] 马吉智 无线充电的设计与制作[J]安徽建筑大学 2013
指导
教师
意见
签名:
年 月 日
教研室
意见
签名:
年 月 日 VI
摘 要
本次模电课程设计,我们的课题选为简易无线充电系统的设计,我们选用电磁感应为本次设计电路的原理,论文先设计了将220V家庭电转变为12v的直流稳压电源为简易无线充电系统提供±12V直流电,随后用RC振荡电路、反相比例放大电路、电压跟随器电路、功率放大器电路组成无线发射模块。这是一种以电磁感应原理为基础的无线充电电路,相对于大功率电能传输,小功率的无线充电技术更具实用价值,需要频繁充电的智能手机是该项技术最大的受益者。
关键词 :无线;充电;电磁感应;RC振荡电路
ABSTRACT
This model electric curriculum design, our topic chosen as simple and easy
design of wireless charging system, we use the principle of electromagnetic induction
for this design, circuit, paper to design a 220 v family DianZhuan into 12 v dc
regulated power supply for simple wireless charging system provides + 12 v direct
current, then use the RC oscillation circuit, inverse proportional amplifier circuit,
voltage follower circuit, power amplifier circuit of wireless transmitting module. This
is a kind of based on the electromagnetic induction principle of wireless charging
circuit, relative to the high power electric power transmission, low power wireless
charging technology is much more practical value and need frequent charging
smartphone is the technology of the biggest beneficiaries.
Key words: wireless;Charging;;Electromagnetic induction.;RC oscillation
circuit
无线充电的原理和实现
无线充电系统设计原理与实作 (2011-5-4 08:38)
到了2011年初,无线充电技术经过数年的推广与演进后开始受到各界瞩目。无线充电是指具有电池的装置透过无线感应的方式取得电力而进行充电,其方便性可以让消费者愿意支付额外的费用购买无线充电相关产品;因为有商机才会有厂商愿意投入相关产品开发,目前可以知道非常多知名品牌厂商已经将无线充电这个功能列入新一代的产品的规格之一。由于这产技术相当新颖且各厂商有自己对技术的表述,所以无线充电、感应式电力、非接触充电、无接点充电都是泛指相同的技术,距离1mm到数公尺都是一样是无线,供电端与受电端交互作用就称感应,所以无线充电是广义的名词没有一定的规格。
原理简单,实作困难
无线充电的方法在实验阶段有开发出很多方法,但目前唯一有机会量产商品化为线圈感应式。线圈感应式的原理很简单,是百年前就被发现物理现象,但过去长久以来这样的线圈感应只运用在绕线式的变压器中。早期就有人发现将绕线式的变压器的将“E”型铁心绕线后对向紧贴后接上市电就可以感应传电,但距离略为分开后感应效果就消失,这是因为在市电60Hz下,电磁波传递会随着距离增加能量快速衰退。在现今的应用中,由于装置本身需要有外壳包装,发射端加上接收端的外壳厚度至少从3mm起算,早期电动牙刷产品开发时就发现当距离拉开后需要将线圈上的操作频率提高才能让电力能传送的更远;在电磁波中有一个特性,就是频率越高的电磁波可以传送比较长的距离后能量衰减较低。后来RFID应用开始发展,主要就规划的三个频段LF低频(125~135KHz)、HF高频(13.56MHz)、UHF超高频(860~960MHz)可以使用,而这些频段也造就了目前无线电力系统在设计之初频率采用的参考点。早在10年前电动牙刷的无线充电就已经上市,当时的传送功率小、充电时间长,在现在的智能手持装置的耗电状况来看,当时的充电能量不敷使用所以10年来还无法实用化。但这几年来发展出新的技术可用较高的“共振”接收效率运作方式,由于这个技术较新所以各界的说法很多,但都是有一个很重要的特性,就是接收线圈上都会有配置电容来构成一个具有频率特性的接收天线,在特定的频率下可以得到较大的功率移转。这部份就跟早期的电磁感应不同,当距离拉开后依然就可以得到良好的电力传送效果。共振的原理非常简单,就跟钢琴调音师一样放不同水量的玻璃杯,在精准的调音下可以将某个玻璃杯透过共振将其振碎;但其它的文章都没有提到,若是没有经过专业钢琴调音师训练的一般人,可能永远也调不出可以让玻璃杯振碎的频率!这就是原理简单、实作困难。
无线充电
1.无线充电基本知识
无线充电的方法在实验阶段有开发出很多方法,但目前唯一有机会产量商品化的为线圈感应式。线圈感应式的原理很简单,是百年前就被发现物理现象,但过去长久以来这样的线圈感应只运用在绕线式的变压器中。早期就有人发现将绕线式的变压器的将“E”型铁心绕线后对向紧贴后接上市电就可以感应传电,但距离略为分开后感应效果就消失,这是因为在市电60Hz下,电磁波传递会随着距离增加能量快速衰退。所以长期以来,利用磁耦合原理实现电能传输只是在传统变压器和感应电机当中得到了应用基于此原理以空气为磁介质实现高等级电能传输最开始认为是不可能的。近年来随着新方法新材料的应用,使无线充电成为可能。
无线充电器是指利用电磁波感应原理进行充电的设备,原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。用户只需要将充电设备放在充电平台上即可进行充电,这样的充电方式过去曾经出现在手表和剃须刀上,但是当时无法针对大容量锂离子电池进行有效充电。无线充电器的优势在于便捷性和通用性。缺点就是效率低成本高和只能提供电能。
1.1. 国外发展及现状
最初的无线充电器是由许多密集的小型线圈阵列组成,可产生磁场,将能量传输给装有专用接收线圈的电子设备,进行充电,但这种充电器传输效率低、成本高、需购买套件,不能对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灯泡的无线供电技术,他们可以在一米距离内无线给60W灯泡提供电力,效率高达75%。传输线圈的工作频率在兆赫范围,接收线圈在非辐射磁场内部发生谐振,并以相同的频率震荡,然后有效的运用磁感应点亮等灯泡。针对无线充电器效率低的问题,有研究人员提出磁共振传输能量理论,但目前正处于试验阶段,还没有应用到生产中。
1.2. 国外发展及现状
无线充电器的设计说明
目录
引言: ............................................................. 2
1 无线充电器在国外的发展现状 ....................................... 3
1.1 国外发展与现状 ................................................. 4
1.2 国发展与现状 ................................................... 4
1.3 建立国际统一标准 ............................................... 4
2 系统硬件电路设计 ................................................. 5
2.1 系统整体框图 ................................................... 5
2.2 供电电源模块 ................................................... 6
2.3 发射电路 ....................................................... 6
2.4 接收转换电路 ................................................... 7
2.5 充电电路 ....................................................... 8
3 主要元器件选择 ................................................... 8
4 调试要点 ......................................................... 9
智能小车无线充电系统
电力电子Power Electronic 电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering
1 总体方案选择
本方案在硬件架构上针对小车需要实现的目标功能进行了设
计,我们通过使用STM32单片机来实现PWM波的输出、定时和
数据采样等检测功能,将单片机的实体模块作为控制系统硬件的一
个组成部分,搭建到转换器中进入控制电路。小车采用三轮两驱装
置,利用双红外传感器来检测识别路线,并通过PWM算法控制左
右两轮的转速,改变万向轮角度,使小车按照指定黑色轨迹前进并
实现定点停车。
基于硬、软件的相互结合可以实现电动小车的红外快速循迹、
自动对正充电线圈、无线充电、充电定时自启动等功能。在给小车
超级电容进行充电时,其充电电源是不同频率的直流电,该直流电
由小车车身上所搭载的无线充电系统的接收端产生;超级电容在高
速放电时,电容本身可以充当输出电源,其经双向DC-DC的升压
模块进行高速升压后,电压可分别向单片机和小车的两个驱动电机
提供稳定的电压。
2 系统的模块设计与选择
2.1 无线充电小车的设计
2.1.1 主控模块单片机
选用STM32单片机作为无线电动智能小车的一个重要核心部
件:主控控制系统。STM32运行最高速度72 MHz,外设接口条件
丰富,功能齐全,有一个端口高达51个的快捷高速I/O传输端口,
相对于其他的小型单片机,主频高,集成广,能耗低,适应力强,
操作简单,调试方便。并且能精准采样,来调整两个电机转速,以
此实现变速转向。
2.1.2 红外循迹电路模块
我们选择TCRT5000传感器,通过发射接收二极管不断地发射
接收的红外信号,来实现方向调整。当检测到反射红外信号强度不
够时,光敏三极管保持在已关断状态,此时该传感模块输入端是高
电平,指示二极管始终保持在熄灭状态;当检测到足够的信号强度
时,光敏三极管达到了饱和,该传感模块的信号输入端由高电平变
成了低电平状态,指示二极管此时为点亮状态。即当小车底部红外
手机无线充电是什么原理
手机无线充电是什么原理
手机无线充电是一种基于电磁感应原理的充电方式。它通过将充电功率以无线电波的形式传递,将电能从充电设备传输到手机,实现充电效果。
具体来说,手机无线充电系统由两部分组成:发射端和接收端。发射端通常是充电器或充电台,它内部有一个线圈和一个功率放大器。当用户需要给手机进行充电时,充电器会将电能转换为射频信号,并传送到接收端。
接收端位于手机中,它也有一个线圈用于接收无线电波。当接收到无线电波时,这个线圈会将它们转换为电能,并通过电路将电能储存到手机电池中。
手机无线充电的原理与变压器的工作原理类似。当发射端传输射频信号时,会在接收端产生一个与之相同频率的电流。然后,接收端的线圈会利用这个电流来产生一个磁场。这个磁场会激发手机中的线圈,并将能量传输到手机电池中。
需要注意的是,为了保证能量转换的效率和质量,手机无线充电系统需要符合一定的技术规范。例如,发射端和接收端之间需要保持一定的距离,以免能量损耗太大。此外,也需要使用特定的频率、电流和电压,以确保能量的传输和转换正常进行。
总的来说,手机无线充电是一种方便且高效的充电方式,它通过电磁感应技术将电能以无线电波的形式传输到手机中,实现无线充电效果。
自制无线充电线圈,简易无线充电器教程
自制无线充电线圈,简易无线充电器教程
基本功能是通过线圈将,电能以无线
方式传输给电池。只需把电池和接收设备放在充电平台上即可对其进
行充电。实验证明.虽然该系统还不能充电于无形之中.但已能做到将多个
校电器放置于同一充电平台上同时充电。免去接线的烦恼。
1 无线充电器原理与结构
无线充电系统主要采用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合实现能
量的传递。如图1所示,系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换
成直流电,或用 24V直流电端直接为系统供电。经过电源管理模块后输出的
直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。通过2个电
感线圈耦合能量,次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池
充电。
无线充电——你不知道的知识
无线充电——你不知道的知识
1.无线充电系统
1.1无线充电系统整体结构与功能
图1无线充电系统结构
——图片来源于《应用于便携式电子设备的小功率无线充电系统的研究与开发》
整流滤波:将220V/50Hz的交流电转换为高压直流电;DC-DC:将高压直流电降压,输出低压直流电;
高频逆变:低压直流电经过高频逆变电路转换成低压高频交流电(频率约为100-200kHz),
以便于发射端线圈产生强大的感应磁场;
整流滤波:由于电磁感应的原理,接收端在强大的感应磁场中产生低压高频感应电流,该电
流经过AC-DC电路后变成直流电,此时就可以直接供给负载使用(功率为5W电压一般为5V,10W电压9V,15W电压12V,小米9最新20W电压为15V,无线充电电流一般不超过1.5A)。
1.2无线充电系统调控过程
图2无线充电系统调控过程
检测阶段:发射端检测到放置物体的位置后,发射一个小的测量信号来监控物体的放置和移
动,判断是否进入下一阶段,这个信号不会唤醒接收端;
判断阶段:发射端将发射功率信号,并检测可能来自接收端的响应,从而判断响应是接收端
还是未知的对象。如果发射端接收到正确的信号,将继续进入识别和配置阶段,保持功率信号输
出;
识别和配置阶段:接收端会将所需要的能量信号传递回发射端。发射端需要将收到的信号解码,根据接收端所需要的能量调节输出功率,当无法解码时默认传输功率为5W;
功率发射阶段:“识别与配置”阶段完成后,发射端启动功率传输模式。接收端控制电路向
发射端发送误差包,将整流电压调整到线性稳压器效率最大化所需的水平,并将实际接收到的功
率包发送给发射端进行外目标检测(FOD,ForeignObjectDetection,异物检测),可保证安全、
高效的功率传输;
结束阶段:充电结束后接收端发出EPT(EndPowerTransfer,结束功率传输)信号,当接
收端受到EPT信号时终止功率传输。
1.3无线充电Qi标准为什么选用100~205kHz?
大众途观L无线充电使用说明
大众途观L无线充电使用说明
欢迎购买大众途观L无线充电装置!这是一款专为途观L车型设计的无线充电系统,让您的手机在行车过程中也能保持电量充足。以下是使用说明,帮助您正确使用和保养无线充电系统。
第一步:准备工作
第二步:检查兼容性
请确保您的手机支持无线充电功能。大部分智能手机都已经支持无线充电技术,但是一些较老的手机型号可能不支持。请在购买充电系统之前确认您的手机是否兼容。
第三步:开启无线充电
当您的无线充电系统已经正确安装并且手机兼容无线充电技术后,您只需将手机放置在充电区即可开始充电。充电区通常位于中央控制台或其他指定位置,您可以在车辆使用手册中找到具体位置。
第四步:电量显示
第五步:无线充电保养
为了保持无线充电系统的正常工作,请经常清理充电区域。定期使用干净的湿布擦拭充电区域,以去除灰尘和污垢。切勿使用化学清洁剂或硬物清洁充电区域,否则可能会损坏设备。
第六步:安全事项
在使用无线充电系统时,请务必注意以下事项: 1.不要将金属物质放置在充电区域,以免干扰充电效果或导致设备损坏。
2.如果您的手机支持快速充电技术,请确保途观L无线充电系统也支持快速充电功能。否则,可能会导致设备过热或充电速度不匹配。
3.在充电过程中,请避免将手机暴露在高温环境下,以免影响充电效果或损坏设备。
4.在行车过程中,建议将手机放置在充电区域以免分散注意力。对于安全驾驶,充电并不是最重要的。
第七步:无线充电维修
第八步:无线充电兼容性更新
随着手机技术的不断发展,新型号的手机可能会引入新的无线充电标准。如果您的手机型号更新了,请确保您的无线充电系统也有对应的兼容性更新。
无线充电设计
无线充电技术
无线充电技术概念
无线充电技术,源于无线电力输送技术,利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振,实现电能高效传输的技术。
无线充电技术概要
麻省理工学院的研究团队在2007年6月7日美国《科学》杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验,已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。目前这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米,但研究者相信,电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用,例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。
无线充电技术研发
利用共振原理“抓住”电磁波
麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转换的组织。科学家早在19世纪就发现了电磁转换现象,从理论上说,电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波,实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射,能量大量散失,因此“无线输电”的研究始终进展不大。19世纪的物理学家 无线充电技术和工程师尼古拉·特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验,但是当他的财力用尽后,这项最有野心的尝试(29米高的瓦登克莱弗塔)宣告失败。其他尝试包括激光等定向能量转换机制。然而,它们与麻省理工学院的工作不同,这些都需要连续的可视线路,这对住宅周围的电力设施不好。
现在,研究组成员,助理教授马林·索亚克教授和他的科研组正在改进这个设备。“这是一项还未得到发展的系统,它证明能量转换行得通。但是目前你不会愿意利用它给你的膝上型电脑供电。我们的目标是缩小这个设备的体积、扩大感应器间的距离和提高电力转换功效。”他与同事安德烈·库尔斯、阿里特迪兹·卡拉里斯、罗伯特·莫埃特、约翰·加侬珀洛斯和彼得·索利科合作,进行了这项研究。
关于便携式电子设备新型无线充电系统的研究
《自动化技术与应用 200 7年第26卷第12期 经验交流 rechnical Communications
关于便携式电子设备新型无线充电系统的研究
肖志坚1,韩震宇1,李绍卓
(1.四川大学机械电子工程研究所,四川成都610065;2.第二炮兵装备研究院,北京100085)
摘 要:本文介绍了…种关于使携式设备的无线充电系统,该系统采_【丰j 一・对形状和结掏各不相同的I CB线路板绕组作为能量转移 装置。文章对无线充电系统的结构和原理做了详细阐述,为手机、MP3和笔记本电脑等便携式电子设备的传统充电系统弓f入
了新的概念,评介绍T PCB线路饭绕组线 的设计思想和对Protei的二次开发。
关键字:无线充电;感应;PCB线 绕组;耦合;PJ‘oteI
中图分类号:NT863 文献标识码:B 文帝编号:l003 724l(2007)l2 0ll4 03
A Novel Wireless Charging System for
Portable Electronic Equipment
XIAO Zhi.Jian ,HAN Zhen.Yu ,LI Shao.Zhuo
(1.Mechatronics Research Institute,Sichuan University,Chengdu 610065,China;
2.TheSecondArtilleryEquipmentResearchInstitute,Beijing 100085,China)
Abstract:In this paper,a novel wireless charging system for portable electronic equipment is introduced.A pair of printed—circuit— board windings with diferent shapes and structures are used as the wireless energy transfer device.The printed—circuit— board windings are designed with the Protel DXP. Key words:wireless charging system;induction;printed—circuit—board(PCB)winding;coupling;Protel
