毕业设计（论文）-小功率无线馈电系统的设计.docVIP

目 录 1 绪论 ……………………………………………………………………………………1 1.1 概述 …………………………………………………………………………………1 1.2 课题分析 ……………………………………………………………………………1 1.3无线供电技术指标 ……………………………………………………………………1 2. 无线供电的方案设计 …………………………………………………………………1 2.1系统总体方案设计及思路 ……………………………………………………………1 2.2硬件设计 ………………………………………………………………………………2 2.2.1系统总体方块图 ……………………………………………………………………2 2.2.2系统的总体设计 ……………………………………………………………………2 2.2.3电源电路的设计 ……………………………………………………………………2 2.2.4发射端电路的设计 …………………………………………………………………7 2.2.5接收端电路的设计 …………………………………………………………………17 3.系统程序设计 ……………………………………………………………………………22 3.1程序的编制 ……………………………………………………………………………23 4.无线供电部分频率和波形的相关调试 ……………………………………………… 37 4.1线圈输出波形的测试 …………………………………………………………………37 4.2 CPU输出波形的测试 …………………………………………………………………38 4.3 无线供电测试 ……………………………………………………………………… 38 结论 …………………………………………………………………………………………39 致谢 …………………………………………………………………………………………40 参考文献…………………………………………………………………………………… 41 附表1 ………………………………………………………………………………………43 1 绪论 1.1 概述 无线供电是一种方便安全的新技术，无需任何物理上的连接，电能可以近距离无接触地传输给负载。本文设计了一种近距离无线供电方案，通过电磁场感应原理，将电能以无线的方式传输给负载。这种近距离无线供电技术有着广泛的应用前景。比如无线充电器，只需将手机、PDA 等移动设备放上去，无需插拔连线就可以充电，给人们的生活带来了很大的方便。 1.2 课题分析 无线供电系统由线性电源、发射模块、接收模块三部分组成，线性电源为发射模块提供12V直流供电，发射模块通过线圈将电能传递至接收模块，接收模块最终将接收到的交流电转化为直流输出并带动负载LED。 本文介绍了无线电力传输的原理基本思想。包括单片机系统的应用和线性电源的原理，电磁感应原理，设计了一种简易的无线供电原型，并对其进行了一个初步的分析和探讨。 1.3无线供电技术指标 该发射模块大小：6*5*2cm，发射线圈（天线）6*4cm矩形。 发射功率最大10W 供电电源DC12V 线圈参数大小、功率等参数可调 2．无线供电的方案设计 2.1系统总体方案设计及思路 通常，对手机、笔记本等移动设备的电池充电时需要一个充电器，一端连在市电电源上，另外一端连在移动设备上，频繁的插拔不但使用不便，而且容易损坏，同时也不安全。在工作环境恶劣的场合，比如水中，应该尽可能避免电气接触。有时，需要对封闭容器内的传感器等电路供电，一般采用电池。然而，电池的使用寿命毕竟有限，当电量耗尽时，将封闭容器打开更换电池是非常麻烦的事情，有时也是不允许的。鉴于这些情况，本文设计了一种近距离无线供电方案，无需任何物理上的连接，通过电磁场感应原理，将电能以无线的方式传输给负载。 无线供电系统总体设计的思路：无线电力传输的原理并不复杂，从原理上，电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播，要产生电磁波首先要有电磁振荡，电磁波的频率越高其向空间辐射能量强度就越大，电磁振荡的频率至少要高于50kHz，才能够提供足够的电磁辐射，以达到实验的目的。 2.2硬件设计 2.2.1系统总体方块图 图2.2系统总体功能方块图 图2.1无线供电系统图 2.2.2系统的总体设计 整体上由六部分组成： （1）电源电路 直流线性电源，负责供给发射端+12V电源。 （2）高频振荡电路 由AVR单片机作为CPU，型号为ATmega48，负责产生振荡。 （3）高频功率放大电路 将振荡放大后并进行输出，用于能量功率的传递。 （4）高频整流滤波电路 负责将接收的交流电信号转化为直流并带动负载。 （5）负载 高亮二极管，用于证明实验效果。 原理图见附表