电子设计大赛实验报告

2014年江苏省大学生电子设计竞赛实验报告

无线电能传输装置（F题）

2014年8月15日

摘要：本设计基于磁耦合式谐振荡电路来进行无线电能传输，点亮LED灯。由于输入和输出都是直流电

的形式，因此本系统将分为以下四个部分：第一部分为驱动电路（DC-AC），为使直流分量转化成交流电并通过耦合线圈将电能传输给负载，采用LC谐振的方式让回路中电容和电感构成一个二阶LC谐振电路，驱动MOS管形成交流电。第二部分为发射电路（AC-AC），应用电磁感应原理，在二次线圈中产生感应电流并输给接受电路。第三部分为电能转换电路（AC-DC），输出的感应交流电经整流桥桥式整流后流入升压电路。第四部分为升压电路（DC-DC），对整流之后的直流进行升压，防止整流后的电压无法驱动LED。本设计分模块搭建并对各个部分电路进行原理分析。在调试时，采用分模块调试，根据调试结果修改参数，最终形成一个完整的稳定系统。

关键词：

磁耦合式谐振荡电路LC振荡电路桥式整流DC-DC升压

[Abstract]

The design is based on magnetic resonance oscillation circuit coupled to the wireless power transmission, lit LED lights. Since the input and output are in the form of direct current, so the system will be divided into the following four parts: The first part of the drive circuit (DC-AC), is converted into alternating current so that the DC component and the power transmission through the coupling coil to the load, using LC resonant circuit in a manner so that the capacitance and inductance form a second order LC resonant circuit, the AC drive MOS tube formation. The second part is the transmitter circuit (AC-AC), application of the principle of electromagnetic induction,

induced current in the secondary coil and lost to accept circuit. The third part is the power converter circuit (AC-DC), alternating current output induced by the flow into the booster circuit bridge rectifier bridge rectifier. The fourth part is the boost circuit (DC-DC), DC rectified after boosting prevent rectified voltage can not drive LED. The design of the various parts of sub-module structures and principles of circuit analysis. When debugging, using sub-modules debug, modify parameters based debugging results, eventually forming a complete stabilization system.

[Key words]

Magnetically coupled harmonic oscillator circuit LC oscillator circuit bridge rectifier DC-DC boost

目录

Equation Chapter 1 Section 12014年江苏省大学生电子设计竞赛实验报告 (1)

无线电能传输装置（F题） (1)

摘要：本设计基于 (1)

关键词： (1)

磁耦合式谐振荡电路LC振荡电路桥式整流DC-DC升压 (1)

1系统方案 (3)

1.1发射驱动电路方案的论证及分析 (4)

1.2接收电路方案的论证及分析： (4)

1.3输出电路方案的论证和选择： (4)

2系统理论分析与计算 (5)

2.1电路设计分析及原理 (5)

2.1.1发射驱动电路的设计分析 (6)

2.1.2接收电路的分析 (7)

2.1.3 输出电路的分析 (9)

2.2 发射驱动回路器件的选择及参数计算 (10)

2.3接收电路回路器件的选择及参数计算 (10)

2.4 发射与接收线圈的选择及参数计算 (10)

3电路与程序设计 (11)

3.1电路的设计 (11)

3.1.1系统总体框图 (11)

3.1.2发射驱动电路字系统框图与电路原理图 (11)

3.1.3接收电路系统框图与电路原理图 (12)

3.1.4发射电路原理 (12)

4测试方案与测试结果 (13)

4.1测试方案 (13)

4.2测试条件与仪器 (13)

4.3测试过程及分析 (13)

4.3.1测试数据 (14)

4.3.2测试结论 (15)

附录： (15)

发射部分： (15)

接收部分： (16)

输出部分： (16)

1系统方案

题目分析：

图1 电能无线传输装置结构框图

题目给出的电路功能结构框图如图1所示，输入直流电压U1=15V，输入直流电流I1≤1A，驱动电路将流入的直流逆变成交流。交流通过发射线圈，经无线传输后在接收线圈中产生感应电流。经过电能变换后，整流后的直流给1W的LED供电，其中输出直流电压U2≥8V，输出直流电流I2=0.5A。

系统的输入输出皆为直流，但因为内部有无线传输模块，而无线电能传输是基于电磁感应原理，即为广义的AC-AC转换器。所以驱动电路中必有DC-AC转换器，电能变换电路中必有AC-DC转换器。三个转换