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无线充电器原理
无线充电器可以使用电磁耦合原理而不通过物理电源线，只需充电设备和充电器之间
放至特定距离内，就可以实现无线充电的目的。
无线充电的原理是通过发射电源端和接收端上的电磁纹波来实现的。
发射模块由两个
成对的电磁纹波发射器组成，它们的相互作用产生的电磁纹波信号能够被接收模块检测到。
收发器以谐振的方式传播信号，从而达到充电的目的。
实质上，无线充电系统是利用电磁耦合技术将发射源电路和接收端电路相互耦合，使
其发出的射频（RF）信号能够被接收，然后再由变压器电路转换成低频的直流信号供需要
充电的电子设备使用。
无线充电系统的收发模块都包含电流传输控制回路，用于对交流电流进行安全控制，
从而避免过大电流流出，对交流-直流转换模块起到防护作用。
当无线充电器和设备之间的距离超过一定范围时，无线充电系统会自动断开，以免发
生不必要的电力损失。
无线充电系统在使用上不必考虑太多接口标准，通过采用部分空间技术，能够充分利
用充电设备和充电器之间的空间，大大提高便携性，满足现在移动运动人士的充电要求，
并且避免了拔插线材时带来的安全问题。
实用无线充电器设计[附电路图]
•基本功能是通过线圈将H电能H以H无线H方式传输给电池。
只需把电池和接收设备放在充电平台上
即可对其进行充电。
实验证明．虽然该系统还不能
充电于无形之中．但已能做到将多个校电器放置于
同一充电平台上同时充电。
免去接线的烦恼。
1 无线充电器原理与结构
无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。
如图1所示，系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，或用24V直流电端直接为系统供电。
经过H电源管理H模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。
通过2个H电感H线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电。
•2．2 发射电路模块
如图3，主振电路采用2 MHz有源晶振作为振荡器。
有源晶振输出的方波，经过二阶低通滤波器滤除高
次谐波，得到稳定的正弦波输出。
经三极管13003及其外围电路组成的丙类放大电路后输出至线圈与电容组成的并联谐振回路辐射出去．为接收部分提供能量。
•2．2 接收电路模块
测得与电容组成的并联谐振回路的空芯耦合线圈的线径为0．5 mm，直径为7 cm，电感为47 uH，载波频率为2 MHz。
根据并联谐振公式得匹配电容C约为140 pF。
因而．发射部分采用2MHz有源晶振产生与谐振频率接近的能源载波频率。
2.3 充电电路。
225电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 总体方案选择本方案在硬件架构上针对小车需要实现的目标功能进行了设计，我们通过使用STM32单片机来实现PWM 波的输出、定时和数据采样等检测功能，将单片机的实体模块作为控制系统硬件的一个组成部分，搭建到转换器中进入控制电路。
小车采用三轮两驱装置，利用双红外传感器来检测识别路线，并通过PWM 算法控制左右两轮的转速，改变万向轮角度，使小车按照指定黑色轨迹前进并实现定点停车。
基于硬、软件的相互结合可以实现电动小车的红外快速循迹、自动对正充电线圈、无线充电、充电定时自启动等功能。
在给小车超级电容进行充电时，其充电电源是不同频率的直流电，该直流电由小车车身上所搭载的无线充电系统的接收端产生；超级电容在高速放电时，电容本身可以充当输出电源，其经双向DC-DC 的升压模块进行高速升压后，电压可分别向单片机和小车的两个驱动电机提供稳定的电压。
2 系统的模块设计与选择2.1 无线充电小车的设计2.1.1 主控模块单片机选用STM32单片机作为无线电动智能小车的一个重要核心部件：主控控制系统。
STM32运行最高速度72 MHz ，外设接口条件丰富，功能齐全，有一个端口高达51个的快捷高速I/O 传输端口，相对于其他的小型单片机，主频高，集成广，能耗低，适应力强，操作简单，调试方便。
并且能精准采样，来调整两个电机转速，以此实现变速转向。
2.1.2 红外循迹电路模块我们选择TCRT5000传感器，通过发射接收二极管不断地发射接收的红外信号，来实现方向调整。
当检测到反射红外信号强度不够时，光敏三极管保持在已关断状态，此时该传感模块输入端是高电平，指示二极管始终保持在熄灭状态；当检测到足够的信号强度时，光敏三极管达到了饱和，该传感模块的信号输入端由高电平变成了低电平状态，指示二极管此时为点亮状态。
无线充电简介:它是什么,它是怎样工作的?无线充电技术已经有100多年的历史了，但在苹果新的iPhone系列等设备上得以应用之后，它才被重新赋予了新生命。
本文介绍其工作原理，它为什么会很快出现在从家庭到机器人的各个领域中。
无线充电自19世纪晚期就出现了，当时的电力先驱尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla）演示了磁共振耦合――在两个电路（一个发射器和一个接收器）之间建立磁场，通过空气来传输电能。
但在大约100年的时间里，除了一些电动牙刷之外，这项技术并没有得到多少实际应用。
如今，有近六种无线充电技术在使用，所有这些都是为了取消智能手机和笔记本电脑到厨房电器和汽车等各种设备所使用的电缆。
无线充电正在进入医疗保健、汽车和制造业等领域，因为它承诺能够提高移动性和先进性，可以让微小物联网（IoT）设备在离充电器几英尺远的地方获得电力。
目前在用的最流行的无线技术利用了两个铜线圈之间的电磁场，这极大地限制了设备和充电板之间的距离。
苹果在iPhone 8和iPhone X中使用的就是这类充电方式。
无线充电是怎样工作的据IHS Markit的研究经理David Green表示，一般来说，无线充电有三种类型。
充电板，使用了紧耦合电磁感应技术或者短距离充电技术；充电碗或表面通过型充电器，使用了松耦合电磁共振充电技术，可以把电荷传输几厘米；非耦合射频（RF）无线充电，能够在几英尺远的距离上进行涓流充电。
紧耦合电磁感应和松耦合共振充电技术都遵循同样的物理原理：随时间变化的磁场在导线闭合回路中感应出电流。
它的工作原理是这样的：一个磁环天线（铜线圈）被用来产生振荡磁场，它可以在一个或者多个接收器天线中产生电流。
如果加入适当的电容，使线圈在相同频率下共振，那么接收器中感应电流就会增大。
这就是共振感应充电或者磁共振充电；发射机和接收机之间能够以较远的距离传输电能，提高了充电效率。
线圈的大小也会影响电能传递的距离。
线圈越大，线圈越多，充电的距离就越远。
模拟电子技术课程设计说明书 简易无线充电器
院 、 部： 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 完成时间： 课程设计评定意见 指导老师评阅意见 指导老师签字：
指导老师评定成绩
教研室意见 教研室主任签字： 《 模拟电子技术》课程设计任务书 适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程 指导教师 学生姓名 课题名称 直流稳压电源
内 容 及 任 务
一、设计任务 设计一个直流稳压电源，当输入为有效值220V的交流电压时，能产生±12V、±9V 、±5V三组直流电压输出。 二、设计内容 1、电路设计方案比较； 2、电路参数分析计算和选择；? 3、 单元电路设计并进行分析； 4、实物制作； 5、系统调试（使用的仪器、测试数据表）； 6、撰写设计报告。
拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标
一、设计要求及技术指标 1、要求输入电压为有效值220V、50HZ的市电交流电压，电源输出电压为±12V、±9V 、±5V。 2、最大输出电流为Iomax=500mA，纹波电压△VOP-P≤5mV，稳压系数Sr≤5%。 二、扩展要求与指标 1、能显示电源输出电压值，00.0-12.0V； 2、要求有短路过载保护。
进 度 安 排
起止日期 工作内容 查找文献，找出符合设计要求的方法 画出原理图 对原理图进行仿真，进行参数设计 根据实际元件，画出PCB图 安装PCB板 对PCB板经测量和调试 写说明书 主 要 参 考 资 料
[1] 康华光．电子技术基础（模拟部分）（第五版）．高等教育出版社, 2006； [2] Multisim电路仿真及应用 [3] Altium Designer快速入门（第二版）
指导 教师 意见
签名： 年 月 日 教研室 意见 签名：
年 月 日
《 模拟电子技术》课程设计任务书 适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程 指导教师 学生姓名 课题名称 简易无线充电系统 内 容 及 任 务
一、设计任务 设计一个简易无线充电系统，输入信号为220V50HZ交流电，充电系统输出5V500mA直流电信号能够对手机锂电池进行充电，并用发光二极管指示充电状态。 二、设计内容 1、电路设计方案比较； 2、电路参数分析计算和选择；? 3、 单元电路设计并进行分析； 4、实物制作； 5、系统调试（使用的仪器、测试数据表）； 6、撰写设计报告。
拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标
二、基本要求与指标 1、220V50HZ交流电供电，充电系统输出可达到5V500mA； 2、非接触式距离达3厘米以上； 3、充电时指示灯亮红色，充满亮绿色； 4、充满延时30秒断电，需要继续充电时，按一下轻触开关启动；如果没有负载的情况下会自动断电。 二、扩展要求与指标 1、最大充电系统输出达5V2A以上； 2、非接触式距离越远越好； 3、在无线传输范围内能对其他设备供电； 进 度 安 排
起止日期 工作内容 查找文献，找出符合设计要求的方法 画出原理图 对原理图进行仿真，进行参数设计 根据实际元件，画出PCB图 安装PCB板 对PCB板经测量和调试 写说明书 主 要 参 考 资 料
[1]?? [2]?? [3]?? [4]? [5] 马吉智 无线充电的设计与制作［J］安徽建筑大学 2013 指导
教师 意见
签名： 年 月 日 教研室 意见 签名：
年 月 日 摘 要 本次模电课程设计，我们的课题选为简易无线充电系统的设计，我们选用电磁感应为本次设计电路的原理，论文先设计了将220V家庭电转变为12v的直流稳压电源为简易无线充电系统提供±12V直流电，随后用RC振荡电路、反相比例放大电路、电压跟随器电路、功率放大器电路组成无线发射模块。这是一种以电磁感应原理为基础的无线充电电路，相对于大功率电能传输，小功率的无线充电技术更具实用价值，需要频繁充电的智能手机是该项技术最大的受益者。 关键词 ：无线；充电；电磁感应；RC振荡电路 ABSTRACT
This model electric curriculum design, our topic chosen as simple and easy design of wireless charging system, we use the principle of electromagnetic induction for this design, circuit, paper to design a 220 v family DianZhuan into 12 v dc regulated power supply for simple wireless charging system provides + 12 v direct current, then use the RC oscillation circuit, inverse proportional amplifier circuit, voltage follower circuit, power amplifier circuit of wireless transmitting module. This is a kind of based on the electromagnetic induction principle of wireless charging circuit, relative to the high power electric power transmission, low power wireless charging technology is much more practical value and need frequent charging smartphone is the technology of the biggest beneficiaries.
Key words: wireless；Charging;；Electromagnetic induction.；RC oscillation circuit
目 录 1 绪论............................................. 错误!未定义书签。 1.1 无线充电器的发展 ........................... 错误!未定义书签。 1.2 无线充电的意义 ............................. 错误!未定义书签。 1.3 设计任务 ................................... 错误!未定义书签。 2 设计方法的论证................................... 错误!未定义书签。 2.1 设计方法的比较 ............................. 错误!未定义书签。 2.2 设计方法的选择 ............................. 错误!未定义书签。 3 电路的设计....................................... 错误!未定义书签。 3.1 直流稳压源的设计 ........................... 错误!未定义书签。 3.2 简易无线充电器的设计 ....................... 错误!未定义书签。 4 电路的仿真....................................... 错误!未定义书签。 5 电路的制作、调试与测量........................... 错误!未定义书签。 5.1 电路的制作 ................................. 错误!未定义书签。 5.2 简易无线充电电路调试 ....................... 错误!未定义书签。 6 设计总结......................................... 错误!未定义书签。 6.1 设计误差分析 ............................... 错误!未定义书签。 6.2 无线充电的发展前景与局限 ................... 错误!未定义书签。 参考文献........................................................... 15 致谢............................................................... 16 附录1 元件清单 ................................................... 17 附录2 原理图 ...................................... 错误!未定义书签。 附录3 PCB图....................................... 错误!未定义书签。 附录4 实物图 ...................................... 错误!未定义书签。
