无线电能传输系统报告.doc

摘要

随着电子产品的快速发展，越来越多的电源连接线开始困扰人们的生活，为改善传统导线电路电能传输的弊端，给出了一种基于近距离无线电能传输原理的传输系统，而电磁谐振耦合无线电能传输技术正可以很好解决对距离有较高要求的这类问题。

本设计主要包括发射模块、传输模块和接收模块三大部分。首先由有源晶振产生1MHZ的方波，通过驱动IR2110及MOS管提高了交流信号，加强后的信号源经发送线圈通过磁耦合谐振感应到接收线圈，再经过半波整流和滤波后得到稳定直流电压,带动负载工作，即实现了无线电能的传输。在本实验中，我们采用单片机STC89C52控制液晶屏LC1602来显示负载短的的实时电压和电流值。

关键字：无线电能有源晶振驱动电路谐振半波整流

Abstract

In this paper, With the rapid development of electronic products, more and more power cables on people's lives, to improve the disadvantages of traditional power transmission conductor circuit, presents a transmission system based on can close radio transmission principle, and the electromagnetic resonance coupling can radio transmission technology is very good to solve this kind of problem have higher request for the distance.

This design mainly includes the transmitting module, transmission module and receiving module three parts. First 1 MHZ square wave generated by the active crystals, driven by IR2110 and MOS tube improve the signal communication, strengthen the signal source approved by the sending coil magnetic coupling resonant induction to the receiving coil, and after a half-wave rectifier and filter get steady dc voltage, drive the work load, which can realize the radio transmission. In this experiment, we adopt LC1602 STC89C52 MCU LCD screen to display the real-time voltage and current value of load short.

Key words: radio can active vibration crystal driver circuit resonance half-wave rectifier

目录

一方案分析与论证 (4)

1.1 系统分析 (4)

1.2方案的论证 (4)

(1)信号源发生电路 (5)

方案一 NE555振荡电路，电路复杂，产生的频率较小。 (5)

方案二 1MHZ有源晶振，电路简单，频率较大能够满足实验要求的电磁谐振耦合距离。 (5)

二原理分析计算与电路的设计 (5)

2.1信号源的产生电路 (5)

2.2 降压电路 (6)

2.3 驱动电路 (6)

2.4 功率放大电路 (6)

2.5 传输模块 (7)

谐振耦合无线电能传输系统示意图如图所示，能量传输系统包括发射端和接受端，发射端和接受端谐振频率一致。发射端与功率放大电路连接，接收端与整流滤波电路连接。 (7)

2.6接收模块 (7)

三软件设计 (8)

四实际测量 (9)

五总结 (9)

一方案分析与论证

1.1 系统分析

本课题是基于电磁感应设计无线电能传输装置，该装置是一种近距离

无线电能传输系统，采用磁耦合谐振式无线电能传输。本系统可以分为发射、传输和接收三大模块，整体框图如图1所示。

图1 系统结构框图

其中发送模块由信号产生电路、驱动电路和功率放大电路组成。传输

模块由发送线圈、接受线圈组成，介质为空气；接收模块由整流电路，变压电路、负载电路组成。

1.2方案的论证

本设计要求保持发射线圈与接收线圈间的距离x =10cm、输入直流电压

U1=15V时，接收端输出直流电流I2=0.5A，输出直流电压U2≥8 V，并在输入直流电流不大于1A，接收端负载为2只串联LED灯（白色、1W）。在保持LED灯不灭的条件下，尽可能延长发射线圈与接收线圈间距离x。同时尽可能提高该无线电能传输装置的效率η。为了达到实验目的，我们需对电路、元器件进行对比分析。

(1)信号源发生电路

方案一 NE555振荡电路，电路复杂，产生的频率较小。

方案二 1MHZ有源晶振，电路简单，频率较大能够满足实验要求的电磁谐振耦合距离。

综上，选用方案二

(2)驱动电路

方案一采用BN7960.驱动电路输出信号时有一定的时间，且容易发热。

方案二 IR2110可靠性高、大电压、高速、不需要对供电电源进行隔离。因此采用2110作为驱动芯片，便于实际电路的简易性。

(3)整流、滤波电路

方案一半波整流电路，电路结构简单，使用元件少但整流效率低，输出电压脉动大，适用于要求不高的场合。

方案二：桥式整流电，与半波整流相比输出电压提高，脉动成分减小。

基于节能和稳定，选择方案二。

（4）显示模块

方案一采用LED数码管显示。数码管显示控制简单，调试也方便，但是显示方式单一，有些字符信息难以显示。

方案二采用液晶模块LCD1602显示。可以显示数字，字符等，显示内容丰富。

综上，选用LCD1602显示系统。

二原理分析计算与电路的设计

本设计电路的硬件组成为有源晶振、7805降压、IR2110驱动、双MOS管发大功率、桥式电路接电容滤波整流

2.1信号源的产生电路

有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件。有源晶振如图所示