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学位论文(设计)作者签名:指导教师签名:年月日论文题目:无线型手机充电器设计专业:自动化本科生:曹添成(签名)指导教师:王媛彬(签名)摘要进入21世纪以来,随着智能手机功能越来越多,屏幕也越来越大,耗电量也就越来越大,手机充电的频率也就越来越高。
数据线频繁插拔让人在充电过程中不胜其烦,不仅如此,频繁插拔容易引起充电接口损坏,因此,需要更加便捷的手机充电方式。
无线充电是依靠磁场耦合原理将供电端电能传给电池从而实现对手机的充电,这是一种新的充电方式,克服传统有线手机充电方式的弊端,可以让充电更加的方便。
本文对手机无线充电的原理、电路、磁场耦合进行研究,设计了一种基于磁场耦合谐振无线型手机充电器。
本文研究的主要工作有:阐述用555定时器和初级耦合线圈组成谐振电路,分析手机无线充电的需求,提出系统的主要的设计要求;设计手机无线充电的主电路与谐振电路,选择控制芯片的型号,并阐述手机无线充电的控制方法与流程;提高手机无线充电的可靠性,本设计采用无线手机充电的方式是电磁感应,系统有两部分组成发射部分与接收部分。
本设计在12v供电点电源,接收端可以在1.5cm左右输出稳定在4.2v电压充电,从而实现手机无线充电。
并且,电路的发射端有保护功能,防止MOS被电压击穿与短路等问题。
整个充电电路结构简单,工作稳定,基本的应用水平已经达到。
关键词:无线充电,磁场耦合,电路保护Subject:Design of the Wireless Charging System for Mobile Phones Specialty:AutomationName:Cao Tiancheng (Signature)Instructor:Wang Yuanbin (Signature)ABSTRACTSince entering in twenty-first Century, with more and more smart phones, more and more screens, power consumption is also increasing, the frequency of mobile phone charging is also getting higher and higher. Data line of frequent plugging and let a person in charge of troublesome, not only so, frequent plugging is easy cause charging interface damage. Therefore, it is necessary to more convenient mobile phone charging. Wireless charging is to rely on the principle of magnetic coupling will power supply end of the power transmission to the battery so as to realize the charging of mobile phone, which is a new way of charging, overcome traditional wired mobile phone charging shortcomings, so that the charging more convenient.In this paper, the principle, circuit and magnetic field coupling of mobile phone wireless charging are studied, and a wireless phone charger based on magnetic field coupled resonance is designed. The main work of this paper: describes how to use 555 timer and primary coupling coil to form a resonant circuit. Analysis the needs of mobile wireless charging, put forward the system of the main design requirements; design mobile wireless charging main circuit and resonant circuit, choose the model control chip, and expounds the mobile wireless chargingcontrol method and procedure; improve the reliability of the mobile wireless charging, this design uses the mobile wireless charging is electromagnetic induction. The system has two parts form the transmitting part and receiving part.At 12V power supply point, the receiving end can be stable in the 1.5cm output voltage of 4.2V charging, so as to realize the wireless charging of mobile phone. In addition, the emission end of the circuit has the protection function, and prevents the MOS from being damaged by voltage and short circuit. The whole charging circuit is simple in structure, stable in operation, and the basic application level has been reached.Key words: wireless charging,magnetic coupling,Magnetic couplin目录第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展趋势 (1)1.3课题的主要研究内容 (3)1.4本章小结 (3)第二章电磁感应电能传输基本理论 (4)2.1手机无线充电系统的基本原理 (4)2.2 手机无线充电系统的基本结构 (6)2.2.1能量发射端 (6)2.2.2能量接收端 (8)2.3 需求分析及设计要求 (8)2.3.1需求分析 (8)2.3.2主要设计要求 (8)2.4 本章小结 (9)第三章手机无线充电系统主电路设计 (9)3.1辅助电源93.2手机无线充电系统发射端103.2.1震荡电路设计 (10)3.3手机无线充电系统接收端 (13)3.3.1整流变换电路 (13)3.3.2手机无线充电接收端控制 (14)3.3.3手机无线充电系统耦合线圈 (16)3.4本章小结 (16)第四章手机无线充电系统仿真 (17)4.1信号调制电路的仿真验证174.2本章小结18第五章手机无线充电系统原边线圈与副边线圈设计 (19)5.1线圈自感的影响因素分析 (19)5.1.1线圈尺寸分析 (19)5.1.2线圈线宽和线间距分析 (20)5.3实验验证 (22)5.4本章小结 (23)第六章总结与展望 (23)6.1全文总结 (23)6.2展望 (24)致 (24)参考文献 (25)附录A28附录B29第1章绪论在大多数的电能应用场合,主要还是经过金属导线直接传输,而目前,另一种传输方式:无线电能传输,正在慢慢的得到了应用。
1.1课题研究背景及意义进入21世纪以后,随着电子产品的增多,而每个电子产品都有自己有线充电器,非常麻烦,而且充电的接口也容易坏。
如果无线的方式进行设备充电,既可以节约资源而且便利,还减少设备的损坏率。
同时,电子医疗的技术也不断发展,研制出了放在人体内的电子设备,进行对人体的治疗以及恢复,若是能够以无线的方式,在体外安装设备供电,以避免重复手术给病人而带来得痛苦,提高病人的生活质量。
随着手机的功能越来越多,屏幕的尺寸也越来越大,耗电量也随之增加。
但是电池却跟不上电子设备的步伐。
所以当人们享受着电子设备所带来便利的同时,还因为充电的问题而烦恼。
随之无线充电将会使消费者欢迎。
因为每个电子产品都会有自己的配备充电器,充电器和数据线多,所以在充电器与数据线上消费也是非常巨大,但是用无线充电器就可以减少部分损失。
另外,由于有线充电需要在电子设备上有充电口,经过多次插拔容易损坏,不仅是这样,这个充电口还容易进去一些杂物,在水环境中容易发生故障。
而若采用无线充电,就可以避免这些问题,厂家可以直接将接收端封装在电子设备里边,实现手机安全、可靠、的充电,从而完美的简化人的生活,给消费者更加生活体验。
无线充电的技术,是利用空间磁场的场感应,也是电感耦合,将电能从发射端传送到手机用户,通过多年发展推广后,现在也很受关注。
到二十世纪末期,随着电子产品技术与计算机技术的发展,人们更需要一种新的电能传输方式,可以预见,随着无线电传输技术不断的成熟,会在生产和生活中得到更多的应用。