簡易無線充電系統設計

肖滟琳　吳昊

摘? 要：本設計基于電磁感應原理制作的一款簡易無線充電系統。無線傳輸方案的選擇是經查閱資料，在現有的四種方案中選擇了最簡單易行的電磁感應方案。在能量發送端采用六反向器CD4069的晶體振蕩電路產生高頻振蕩;為保護CD4069，本設計采用三端集成穩壓電路7085為CD4069供電;能量接收端主要由整流濾波電路組成，將接收的交流電變為可對移動設備、電池進行供電的直流電。通過仿真表明，本設計是可行的。

關鍵詞：無線充電，電磁感應，能量發送端，能量接收端，線圈

1總體方案設計

結合自己的實際知識，在查閱了大量相關技術資料后，本文提出了四種技術方案來實現系統功能。下文將首先分別說明這四種方案的組成框圖和實現原理、分析比較它們的特點，進而闡述本文最終選擇方案的原因。

1.1方案比較

1.1.1方案一：電磁感應方式

電磁感應技術，可看作是分離式的變壓器。將發射線圈和接收線圈分離放置，當發射端線圈有電能輸入時，就會產生一個變化的磁場，接收端的線圈感應到這一磁場，就產生了電流，這樣就能構建一套無線電能傳輸系統。

1.1.2方案二：磁共振方式

相比與電磁感應方式，磁共振技術在距離上更占優勢，它的無線充電支持數厘米至數米，更加靈活。磁共振也要使用兩個規格完全匹配的線圈，給其中一個線圈通電以產生磁場，另一個線圈共振，產生電流點亮燈泡或給設備充電。

1.1.3方案三：電場耦合方式

電場耦合方式分為送電側與受電側。兩組電極、一個振蕩器、一個放大器和一套升壓電路即組成了送電側。

1.1.4方案四：無線電波方式

接收電路捕捉從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負載做出調整的同時保持穩定的直流電壓。

1.2方案論證

基于技術原理和實驗情況，方案一更可行。方案一的優點在于：適合短距離充電，轉換效率高，深度貼合電氣工程學生所學的一系列專業知識;缺點在于：必須要擺放在特定位置才能充電，且金屬會發熱;實現的難點在于高頻振蕩電路能否產生合適的頻率信號。

1.3方案選擇

基于對所學知識的理解情況、方案的難易程度以及傳輸功率的大小等原因選擇了方案一：電磁感應方式。

1.4硬件調試

1.4.1對整流濾波模塊的調試

按照原理圖，在Proteus上畫好電路圖后，接入12V 50HZ的交流電，準備開始仿真。發現負載LED燈不亮，懷疑無線充電是否失敗。經查閱資料后發現，1.7V的電壓還不足以使負載LED燈發亮，但無線充電成功，對更改后的電路進行仿真，可見負載LED燈發光狀態良好，無線充電非常成功。仿真情況如圖4—1所示。

2系統功能、指標參數結論

2.1系統指標參數測試

在系統測試過程中，對高頻振蕩模塊進行了測試，通過Proteus仿真軟件里的示波器對高頻振蕩模塊的輸出進行了波形測試，發現輸出的振蕩波形為帶有毛刺的方波。并且利用電壓表對各模塊輸出電壓情況進行了測試。測試結果如表4—1所示。

2.2系統功能及指標參數分析

從本設計的參數結果來看，基本滿足無線傳輸與充電條件。但充電效率會很低，因為傳輸過來的電壓值不高、輸出功率不大。但本設計最終輸出的是帶有毛刺的方波，頻率為100HZ，輸出波形有待改善，輸出頻率也有待提高。

3結論

本設計基本達成設計目標，性能達到中等水平。其優點與特色在于無線充電技術的成功實現，其創新意義在于對無線充電技術的又一次嘗試，無線充電技術為人類能量傳輸的革新起到了推波助瀾的作用。

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