国家电工电子实验教学中心
电子系统课程设计
设 计 报 告
设计题目： 无线充电系统设计
学 院： 电子信息学院 专 业： 自动化1206 学生姓名： 唐沅达 学 号：
12212015
任课教师： 陆鹏飞
2015 年 4 月 24 日
国家电工电子实验教学中心 电子系统课程设计 设计报告
目 录
目录
1 设计任务要求 ............................................................................................................................. 1
1. 基本部分 .............................................................................................................................. 1
2. 发挥部分 .............................................................................................................................. 1 2 设计方案及论证 ......................................................................................................................... 1 2.1 任务分析 .......................................................................................................................... 2
2.2 方案比较 .......................................................................................................................... 5 2.3 系统结构设计 ................................................................................................................ 13 2.4 具体电路设计 ................................................................................................................ 16 3 制作及调试过程 ....................................................................................................................... 19 3.1 制作与调试流程 ............................................................................................................ 19
3.2 遇到的问题与解决方法 ................................................................................................ 20 4 系统测试 ................................................................................................................................... 21
4.1 测试方法 ........................................................................................................................ 21
4.2 测试数据 ........................................................................................................................ 26 4.3 数据分析和结论 ............................................................................................................ 27 5 系统使用说明 ........................................................................................................................... 27 5.1 系统外观及接口说明 .................................................................................................... 27
5.2 系统操作使用说明 ........................................................................................................ 29 6 总结........................................................................................................................................... 30
6.1 本人所做工作 ................................................................................................................ 30
6.2 收获与体会 .................................................................................................................... 30 6.3 对本课程的意见与建议 ................................................................................................ 31 7 参考文献 ................................................................................................................................... 31
国家电工电子实验教学中心 电子系统课程设计 设计报告
1 设计任务要求
1. 基本部分（50分）
（1）接收器工作指示（20分） ? ?
要求：接受器接收到能量后用发光二极管指示。
测试方法：发射器采用12V直流供电。接收线圈靠近发射线圈时（距离和
角度不限），观察接收器工作指示灯是否点亮。
（2）接收器恒压功能（20分） ? ?
要求：当接收器不接负载时输出电压为 4.2V±0.1V。
测试方法：发射器采用12V直流供电。在接收器不接任何负载条件下，当
接收线圈靠近发射线圈并固定不动时（距离和角度不限），测量接收器输出电压是否为4.2V±0.1V。轻微移动接收线圈时，测量该电压应保持在4.2V±0.1V范围内。
（3）接收器恒流功能（10分） ?
要求：接收器带载条件下，当输出电压在0~4VDC变化时输出电流稳定在
10mA或大于10mA（当满足发挥部分时，可直接得分），要求恒流误差小于5mA（两线圈距离和角度不限）。
?
测试方法：发射器采用12V直流供电。当接收线圈靠近发射器线圈时（距
离和角度不限），测量恒流值是否大于10mA及是否满足恒流误差要求。
?
备注：恒流测量时可用5.5V/1F的电容模拟电池。
2. 发挥部分（50分）
（1）充电指示（20分） ? ?
要求：当接收器给负载充电时，充电指示灯亮；充满后，充满指示灯亮。 测试方法：发射器采用12V直流供电。当接收器线圈靠近发射器线圈时（距
离和角度不限），测量恒流充电阶段充电指示灯是否点亮；测量当恒流充电电流减小后充满指示灯是否点亮。
（2）扩大充电电流（30分） ? ?
要求：尽可能提高恒流充电电流。
测试方法：当接收器线圈靠近发射器线圈时（距离和角度不限），测量所
能达到的最大恒流指标，要求恒流误差小于5mA，充满后输出电压为4.1~4.2VDC（按下图计算得分）。
?
恒流值大于500mA的加10分。
2 设计方案及论证
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2.1 任务分析
（含文字说明及理论计算，应明确各项功能和指标要求的含义及理论实现方法。）
1.无线充电理论分析
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，相比有线充电，方便了许多。这也是现在无线充电发展前景非常好的原因。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，远离虽然非常简单，但是在实现方面还是存在困难。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，而且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。而且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。因为这个原因，在无线充电的时候，存在功率小，充电时间长的现象，就现在智能手机的用电情况，充电情况会非常不理想。我们在设计的时候，设计了两个模块，一个发射模块一个接收模块。大致的思路如图2.1-1 无线充电示意图所示：
图2.1-1 无线充电示意图
可以近似的简化为下面的图2.1-2 无线充电简易图：
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根据图中给出的电流的正方向，可得初、次级电路的复数形式的方程为：
图2.1-2 无线充电简易图
对初级电路： 对次级电路：
（式2.1-1） （式2.1-2）
（式2.1-3） 由（式2.1-1），（式2.1-2），（式2.1-3）得
（式2.1-4）
（式2.1-5）
如（式2.1-4），（式2.1-5）可知次级回路对初级回路的反射阻抗为
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