毕业答辩小功率无线电能传输装置的设计

1.变压器
理想变压器的左右端口的电压电流关系为：
u1 nu2
i1


1 n
i2
其中，n为变比，·表示二端口的同名 端。理想变压器有两个基本性质： 理想变压器本身既不消耗能量，也不 存储能量。 当理想变压器次级端介入负载时，初 级的输入电阻为。
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二、理论分析及计算
2.线圈参数
线圈电感计算：N为线圈匝数；µ0为真空磁导率；r为线圈半径；a为线 圈导线半径。
L

N
2r0
ln
8r a
1.75
谐振频率计算：
f
1
2 LC
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三、系统整体设计
I1
降
驱
发
压
动
射
模 U1 电
线
块
路
圈
接 收 线 圈 X
AC-DC
I2
负
U2
转
载
换
控制电路
按键 液晶显示
硬件：降压稳压模块、驱动电路、收发线圈、AC-DC 转换及MSP430单 片机和外围硬件电路。
软件：SPWM产生程序、按键调节频率子程序、LCD1602液晶显示子程序 。
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3.1 硬件设计
1. 多输出稳压电路及PCB
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DDDDDDDD NNNNNNNN GGGGGGGG VCC15V0VCCN15V0VCC12V0VCCN12V0VCC5V0VCCN5V0VCC3V3VCC15V0VCCN15V0VCC12V0VCCN12V0VCC5V0VCCN5V0VCC3V3 1234567890112345678901 1111 POWER1Header11POWER2Header11 3 D E L R 0 0 5 D VCC3V3 N G 12 DD EE3 LL0.1uFC20R K 1 K F u 0 2 2C18 1 VCC12V0 62 VCCN12V00.1uFC0.1uFC12R 1 R FF uu D 00 Vout 39 00 D D 1C1C N N G G Vin IC4 8 LM7803D D GD VoutVout N D 0.1uFC19 D N G 16 F u 0 2 2C17 DDVCC5V0 VinVin IC1IC2 LM7812LM7912 5 0.1uFC0.1uFC11 D VCC15V0VCC5V0VCCN5V0VCCN15V0 N G 0.1uFC15C21 FF uu 00 0.1uFC10 00 4 22 2C2 F u 0 0 1C14 12 10mHLInductor10mHLInductor F u FF 28 uu 1C1C 0 0 1C24 FF uu 00 00 17 22 2C2C DD G VoutVout N D D N35 GDDDD 79 DD GRN VinVin IC3IC5 LM7805LM7905 DD R E D 24 DD 0.1uFC160.1uFC23 D E R F u 0 2 2C13 3 D GRN N F 2 u G 0 2 1 2C22 VCC12V0VCCN12V0 POWER_IN1Header3
3.1 硬件设计
3. 单片机及外围电路整图
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5670123456701234 3334444444455555 PPPPPPPPPPPPPPPP 7 UMSP430F149 3456789012345678 3333333444444444 0.1uFC15 P4.0/TB0P4.1/TB1P4.2/TB2P4.3/TB3P4.4/TB4P4.5/TB5P4.6/TB6 P5.0/STE1 F P5.1/SIMO1P5.2/SOMI1P5.4/MCLK P3.5/URXD0P3.6/UTXD1P3.7/URXD1P5.3/UCLK1 p P4.7/TBCLK 2 2C170.1uFC14 P3.4/UTXD0P5.5/SMCLK 34P34P55 29 P3.3/UCLK0P5.6/ACLK 35P33P56 10 P3.2/SOMI0P5.7/TBoutH 35P32P57 01 D 1 P3.1/SIMO0XT2OUT F N 8MHzX0.1uFC13 25P31XT2OUT 92 p G P3.0/STE0XT2IN 2 2C16 25DP30XT2IN 83 P2.7/TA0TDO/TDI 25TDOP27 74 P2.6/ADC12CLKTDI/TCLK 25TDIP26 65 P2.5/RoscTMS 0.1uFC12 25TMSP25 56 CD P2.4/CA1/TA2T C K CN 25TP24 47 C K VG P2.3/CA0/TA1RST/NMI 25RP23AA 38 S T P2.2/CAOUT/TA0P6.0/A0 25P22P60 29 P2.1/TAINCLKP6.1/A1 26P21P61 10 P2.0/ACLKP6.2/A2 26P20P62 01 P1.7/TA2AVss 0.1uFC11 16AP17 92 G N D P1.6/TA1DVss 16DP16 83 G N D P1.5/TA0AVcc 16AVCCP15 74 0.1uFC10 T U O DVccP6.3/A3P6.4/A4P6.5/A5P6.6/A6P6.7/A7VREF+XINXVeREF+VREF-/VeREF-P1.0/TACLKP1.1/TA0P1.2/TA1P1.3/TA2P1.4/SMCLK 9 0.1uFC 1234567890123456 1111111 CT 8 CU 0.1uFC 0123434567 VO 1111166666 DPPPPPPPPPPVREF+VINVVeREF+VREF- 0.1uFC20 D N G A VREF+ 7 0.1uFC 2 32.768KHzX 6 0.1uFC CD CN VG DD 0.1uFC32 DC NC GV AA K 2145 C 2133 PTPPPRST H R u 1 0R19 0 1L 路 LCD_VCC 1 0.1uFC31 电 246802 CDD 11 2 CNN P S B 块 VGG 3 1 JP5 位 DDD 135791 模 JP6Header6X2 示 复 显 k 晶 0 RST1BSL下载模块 100uF/16VC30 D 液 DDDD N SRXXXX LCD_VCC 0.1uFC21 2 G TTTRRT 3 D RDUUUU 0 2 LCD_VO 6 24 1 RP2 1 K D 0 TT 5 DC 1R13 SSW-PB UU NC C OO 9 GV D VV L D DD N DD R G SRXX 0R18 D D TTRT N K RDUU 0.1uFC19 0 GVIN DC 1R20 U11AMS1117 NC GV RRR DD 000 13 22K2 112R141 1 6 1N4148 1 5 1 块 T 1 4 ' V 0.1uFC29 P27 2 2 1 3 C R16R15R17P P26 模 C 1 2 V P25 D 1 1 056 源 P24 34211 1 0 P23 9 电 P22' S DDR 7 K 8 T XXT 2R 100uF/16VC28 P21 R TRD C 7 NOS# D D10 C P20 N V 6 C G DP65 2 块 C 2 5 V LCD1602P P64 4 P63 模 KKKK 1246 0000 3 1R1R1R1R LCD_VO +-DC 123 D 2 3DDNIOC N 键 VVVGXXV 49 G 1 UUCH340T-1-S D 0123 61111 1 F SSS12D07-1P2TPPPP按 1N4007 200mAF 56789 09 p 11 2 2C34 5 D LCD_VCC 0.1uFC N -+-+ D D G JPADDDDD N 0.01uFC27 N 3 G 2 D G F 8MHzX D p N 1 12342 G JP4 SSW-PBSSW-PBSSW-PBSSW-PB2C33 1234 D N D 4 C G - N 0.1uFC + S D C D D G D U N V N 0.1uFC26 D B G G DC V D NC SHELL 3 GV JPWR2.5 6 SHELL U10USB 5
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一、课题背景意义
高通 Halo 无线充电技术
东京大学无线传能实验
MIT无线充电系统
无线充电蓝牙鼠标
无线充电移动电源
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二、理论分析及计算
1.变压器理论 2.线圈参数 3.逆变原理 4.电磁感应定律 5.电磁谐振原理
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二、理论分析及计算
小功率无线电能传输装置的设计
毕设要求
基于磁耦合谐振式的无线电能传输 装置 系统能够实现的功能： • 给USB小夜灯台灯供电 • M给IT手无线机充、电系移统动电源充电
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答辩流程
一、课题背景及意义 二、理论分析及计算 三、系统设计过程 四、实物测试及展示
MIT无线充电系统
五、结论与展望
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一、课题背景意义
新型无线电能传输设备主要运用电磁谐振耦合原理来实现电磁能 量的更加高效可靠的传输，改善了传统电能传输中电源线连接问题， 对于现实生活具有重要意义。无线电能传输装置的意义在于它具备 通用性、便携性、安全性，它可以用于充电应急，为供电大量地节 省线材，大幅减少接触式设备在塑料、橡胶等不易降解的材料上的 使用，同时也减少了铜、锡等重金属上的使用，这样一来为我们构 建资源节约型、环境友好型的可持续发展社会作出一份突出贡献。
3.1 硬件设计
2. 逆变电路及PCB
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1 2 POUT1Header2 F p 0 1 0 1CCap VCC18V0VCC18V0 1234 QCSD19535QCSD19535QCSD19535QCSD19535 DD NN GG DD NN GG 56785678 IIII OO HLHL LL VSSVSS DD DBOSDBOS VHHHVHHH 12 UUCC27211UUCC27211 12341234 PP AA CC 45 VCC12V0CVCC12V0C DD NN GG P 3A CC D N G D P N 2A G CC VCC12V0VCC18V0VCC12V0 1231234 PWM_IN1Header3POWER-IN1Header4