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
1系统方案
题目分析：
I1U1驱动电路发射线圈x接收线圈电能变换I2U2
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=。
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。三个转换器是本设计的核心。但是考虑到线圈的耦合系数和电路内部的损耗，初始直流输入15V产生的功率可能不够，所以得进行升压变换，加入第四个转换器——DC-DC。
除此之外，题目还给了两个最优目标：在达成要求的基础上，尽可能提高该无线电能传输装置的效率η；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。因此，综合考虑，我们的方案如下。
电子设计大赛实验报告
