手机无线充电系统课程设计报告(1) - 图文(2)

2019-03-27 16:03

振状态时,有最好的能量传输效果,即满足f2?f3,其中f3?12?L2C2

发射端与接收端的谐振回路

由于场效应管功率放大具有激励功率小,输出功率大,功耗低等特性,所以采用场效应管构成的功率放大电路来提高发射端的输出频率;

2.接收模块:由并联谐振电路、整流及滤波电路、恒流电路、稳压电路和充电指示灯电路五部分组成;

(1)功能和指标要求:

1):通过感应产生满足一定数值要求的感应电流;

2):将感应过来的交流电转化成直流电,接收器工作指示灯点亮。;

3):恒流:接收器带负载条件下,当输出电压在0~4VDC变化时输出电流稳定在大于500mA,要求恒流误差小于 5mA(两线圈距离和角度不限)。

4):稳压:当接收器不接负载时输出电压为 4.2V±0.1V。

5):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。

(2)理论实现方法:利用将变化的磁场转化成变化的电流,通过并联谐振回路的方式,当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时,有最好的能量传输效果,在接收端产生感应电流; 通过单相桥式整流电路将交流电转化成直流电,再通过电容滤波电路进行滤波,

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去除交流分量,并利用产生的直流电压驱动发光二极管,实现接收器工作指示灯的点亮;利用LM317芯片进行恒流和稳压的实现;通过LM324电压比较器,将负载端的电压与充电的稳压值进行比较,实现充电指示灯和充满指示灯的点亮;

1):并联谐振电路:与发射端的并联谐振电路构成谐振回路,当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时,有最好的能量传输效果,即满足:

f2?f3,其中f2?12?L1C1,f3?12?L2C2

发射端与接收端的谐振回路 2):整流及滤波电路:对交流电压变成直流电压,滤波电容在滤去交流分量,得到稳定的直流电压;

由于二极管的单向导电性将交流电压变换成直流电压,但这部分直流电压仍含有很大的交流分量,再通过滤波电容的充放电过程,除去交流分量,得到平稳的直流分量;选择的二极管所能承受的最大电压要大于2U2,所能承受的电流要大于回路里面电路;电容充放电过程:C 越大, RL越大, τ放电将越大,曲线越平滑,脉动越小。 3):恒流电路:利用LM317芯片实现;

4):稳压电路:利用LM317芯片实现;

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5):充电指示灯电路:利用TL431提供基准电压,再利用LM324构成电压比较器在输出端点 亮发光二极管,其中发光二极管串联一个电阻用来限制电流过大;

2.2 方案比较

一、设计方案一

发射电路:发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成;

由NE555构成振荡出一定频率的信号发生器,为功放电路提供激励信号;

功率放大器由场效应管IRF840构成,当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信号频率相同时,功率放大器发生谐振,此时线圈中的电压和电流达最大值;

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接收电路:

1):由并联谐振电路与发射端的并联谐振电路构成并联谐振回路,当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时,具有最好的能量传输效果;2):产生的交流电压经过整流及滤波电路转换成直流电压,电源工作的发光二极管指示灯并联在滤波电容的两端,指示电源工作;3):该直流电压驱动LM317芯片构成的恒流电路工作,保证了负载的恒流充电;4):TL431构成稳压电路,提供负载充电的稳压值并接到由一片LM324构成的电压比较器的同相端,而反相端接R2采样电阻的电压,这部分作为反馈电路,已达到负载充电时的稳压条件,反馈电路的工作原理:若充电负载两端电压小于稳压值时,由于反相端电压小于同相端的电压,电压比较器输出高电平,由于二极管导通时其两端电压恒定,所以R2端电压跟随电压比较器的输出电压而变大,直至R2端电压等于稳压值;若充电负载两端电压大于稳压值,由于反相端电压大于同相端的电压,电压比较器输出低电平,由于二极管导通时其两端电压恒定,所以R2端电压跟随电压比较器的输出电压而变小,直至R2端电压等于稳压值,由此,通过采样电阻R2的电压反馈,使得充电负载两端的电压恒定不变,已达到稳压的目的;5):TL431构成稳压电路,提供负载充电的稳压值并接到由一片LM324构成的电压比较器的同相端,而反相端接充电负载的电压,当负载充电时,由于反相端的电压小于同相端的电压,所以LM324构成的电压比较器输出高电平,点亮充电指示灯,当负载充满电后,由于反相端的电压不小于同相端的电压,电压比较器的输出电压发生跳变,熄灭充电指示灯;6):TL431构成稳压电路,提供负载充电的稳压值并接到由一片LM324构成的电压比较器的反相端,而同相端接充电负载的电压,当负载充电时,由于同相端的电压小于反相端的电压,所以LM324构成的电压比较器输出低电平,充满电指示灯不会亮,当负载充满电后,由于同相端的电压不小于反相端的电压,电压比较器的输出电压发生跳变,点亮充满电指示灯;

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二、设计方案二

发射电路:

由NE555构成振荡出一定频率的信号发生器,为功放电路提供激励信号;

功率放大器由乙类互补推挽功率放大电路和场效应管构成功率放大电路组成,乙类互补推挽功率放大电路对一定频率的信号进行小功率放大后,再用小功率激励场效应管构成的大功率放大电路工作;当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信号频率相同时,功率放大器发生谐振,此时线圈中的电压和电流达最大值;

接收电路:

1):由并联谐振电路与发射端的并联谐振电路构成并联谐振回路,当发射线圈回路与接收线

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