12212015 - 唐沅达 - 无线充电系统设计 - 图文

国家电工电子实验教学中心

电子系统课程设计

设 计 报 告

设计题目： 无线充电系统设计

学 院： 电子信息学院 专 业： 自动化1206 学生姓名： 唐沅达 学 号：

12212015

任课教师： 陆鹏飞

2015 年 4 月 24 日

国家电工电子实验教学中心 电子系统课程设计 设计报告

目 录

目录

1 设计任务要求 ............................................................................................................................. 1

1. 基本部分 .............................................................................................................................. 1

2. 发挥部分 .............................................................................................................................. 1 2 设计方案及论证 ......................................................................................................................... 1 2.1 任务分析 .......................................................................................................................... 2

2.2 方案比较 .......................................................................................................................... 5 2.3 系统结构设计 ................................................................................................................ 13 2.4 具体电路设计 ................................................................................................................ 16 3 制作及调试过程 ....................................................................................................................... 19 3.1 制作与调试流程 ............................................................................................................ 19

3.2 遇到的问题与解决方法 ................................................................................................ 20 4 系统测试 ................................................................................................................................... 21

4.1 测试方法 ........................................................................................................................ 21

4.2 测试数据 ........................................................................................................................ 26 4.3 数据分析和结论 ............................................................................................................ 27 5 系统使用说明 ........................................................................................................................... 27 5.1 系统外观及接口说明 .................................................................................................... 27

5.2 系统操作使用说明 ........................................................................................................ 29 6 总结........................................................................................................................................... 30

6.1 本人所做工作 ................................................................................................................ 30

6.2 收获与体会 .................................................................................................................... 30 6.3 对本课程的意见与建议 ................................................................................................ 31 7 参考文献 ................................................................................................................................... 31

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1 设计任务要求

1. 基本部分（50分）

（1）接收器工作指示（20分） ? ?

要求：接受器接收到能量后用发光二极管指示。

测试方法：发射器采用12V直流供电。接收线圈靠近发射线圈时（距离和

角度不限），观察接收器工作指示灯是否点亮。

（2）接收器恒压功能（20分） ? ?

要求：当接收器不接负载时输出电压为 4.2V±0.1V。

测试方法：发射器采用12V直流供电。在接收器不接任何负载条件下，当

接收线圈靠近发射线圈并固定不动时（距离和角度不限），测量接收器输出电压是否为4.2V±0.1V。轻微移动接收线圈时，测量该电压应保持在4.2V±0.1V范围内。

（3）接收器恒流功能（10分） ?

要求：接收器带载条件下，当输出电压在0~4VDC变化时输出电流稳定在

10mA或大于10mA（当满足发挥部分时，可直接得分），要求恒流误差小于5mA（两线圈距离和角度不限）。

?

测试方法：发射器采用12V直流供电。当接收线圈靠近发射器线圈时（距

离和角度不限），测量恒流值是否大于10mA及是否满足恒流误差要求。

?

备注：恒流测量时可用5.5V/1F的电容模拟电池。

2. 发挥部分（50分）

（1）充电指示（20分） ? ?

要求：当接收器给负载充电时，充电指示灯亮；充满后，充满指示灯亮。 测试方法：发射器采用12V直流供电。当接收器线圈靠近发射器线圈时（距

离和角度不限），测量恒流充电阶段充电指示灯是否点亮；测量当恒流充电电流减小后充满指示灯是否点亮。

（2）扩大充电电流（30分） ? ?

要求：尽可能提高恒流充电电流。

测试方法：当接收器线圈靠近发射器线圈时（距离和角度不限），测量所

能达到的最大恒流指标，要求恒流误差小于5mA，充满后输出电压为4.1~4.2VDC（按下图计算得分）。

?

恒流值大于500mA的加10分。

2 设计方案及论证

1

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2.1 任务分析

（含文字说明及理论计算，应明确各项功能和指标要求的含义及理论实现方法。）

1.无线充电理论分析

无线充电是指具有电池的装置透过无线感应的方式取得电力而进行充电，相比有线充电，方便了许多。这也是现在无线充电发展前景非常好的原因。无线充电的方法在实验阶段有开发出很多方法，但目前唯一有机会量产商品化为线圈感应式。线圈感应式的原理很简单，是百年前就被发现物理现象，远离虽然非常简单，但是在实现方面还是存在困难。这是因为在市电60Hz下，电磁波传递会随着距离增加能量快速衰退。在现今的应用中，而且装置本身需要有外壳包装，发射端加上接收端的外壳厚度至少从3mm起算。而且在电磁波中有一个特性，就是频率越高的电磁波可以传送比较长的距离后能量衰减较低。因为这个原因，在无线充电的时候，存在功率小，充电时间长的现象，就现在智能手机的用电情况，充电情况会非常不理想。我们在设计的时候，设计了两个模块，一个发射模块一个接收模块。大致的思路如图2.1-1 无线充电示意图所示：

图2.1-1 无线充电示意图

可以近似的简化为下面的图2.1-2 无线充电简易图：

2

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根据图中给出的电流的正方向，可得初、次级电路的复数形式的方程为：

图2.1-2 无线充电简易图

对初级电路： 对次级电路：

（式2.1-1） （式2.1-2）

（式2.1-3） 由（式2.1-1），（式2.1-2），（式2.1-3）得

（式2.1-4）

（式2.1-5）

如（式2.1-4），（式2.1-5）可知次级回路对初级回路的反射阻抗为

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= （式2.1-6）

而初级回路对次级回路的反射阻抗为

= （式2.1-7）

次级系统通过反射阻抗来影响初级，也就是次级系统负载反映到初级电路中与和串联的等效阻抗来影响初级系统电流的大小。系统的功率传输性能是通过反射阻抗来反映的，通过（式2.1-6），（式2.1-7）次级系统吸收的复功率就是反射阻抗吸收的复功率。

（ 式2.1-8）

式中 为次级反射电阻，次级反射电抗。次级反射电阻的大小直接体现了系统传输有功功率的大小。

由（式2.1-8）容易知道于无线充电变压器跟常规的变压器相比较，最明显的区别就是耦合性能差，所以其结构属于疏松耦合式的。无线充电变压器的耦合系数K一般很小，有时会小于0.1。实验证明，加载在发送线圈上的交流电的频率，如果得到提高将达到和增加发送线圈匝数一样的效果，所以在考虑系统的发送频率对其他的频段不产生干扰、不危害人体安全的情况下，应尽量提高无线电能传输系统的发送频率。

基本的电路原理已经知道，接下来就关于电路具体要求进行大致的分析。

1.（1）只要发射模块基本工作，在接收模块中加入正向到痛的二极管，两个模块通过电磁感应来传递能量，只要发射模块正常工作，接受模块能正常接受到能量，发光二极管就能发光指示电路在工作。发射器的工作电压是直流12v，通过电磁感应来传递能量，传说过程中电路会存在功率损耗的问题，所以计划在发射模块接入一个功率放大器，以保证电路传输功率的稳定。

1.（2）中设计要求电路接收模块的输出电压是4.1v~4.3v，要求输出的电压要恒定，我们在电路中接入稳压器，来稳定电路的输出电压。

1.（3）电路的恒流功能通过在电路中接入晶体三极管来平衡电路，利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小，并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性，通常，还采用一定的温度补偿和稳压措施。

2.(1)基本的原理是整个样子充电电流检测，当电流接近零时灯灭，充电电压检测，当电压到某值时灯灭，由于电路在设计的时候还要考虑到其他的问题，只能先把实验基本要求

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提出一个基本思想，在设计电路的时候综合考虑这些因素，合理设计电路。

2．（2）增大电流实际上在输出电压稳定的时候就意味着要加大电路的功率，这个我们能小组的 基本思想是通过在发射模块接入功率放大器尽可能的加大电路的功率，从而加大尽可能的提高输出电流。

2.2 方案比较

（针对上节分析得到的理论实现方法，提出两种以上的设计方案，并进行比较。） 针对上面的理论分析，我们设计了发射和接收模块，有几种方案有的设计的不成功，有的设计的比较合理，可以实现电路设计的一些要求，下面罗列出来。

1.电路的发射模块：（图2.2-1 发射模拟仿真图）

图2.2-1 发射模块仿真图

焊接出来的实物图如下图所示：（图2.2-2 焊接实物图）

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图2.2-2 焊接实物图

测量发射模块之后，发现电路的功率根本就达不到实验的要求，电路的电压幅度远远到不到12v，，而且发射模块的频率也打不到这个程度，电路采用的是555定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转

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换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器接通电源后，输出假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH、端电平大于Vc），输出翻转为低电平。Vo是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到Vcc/3时（TH、端电平小于Vc），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得

输出高电平时间 T=(R1+R2)/Cln2 （式2.2-1）

输出低电平时间T=R2/Cln2 （式2.2-2） 振荡周期 T=(R1+2R2)/Cln2 （式2.2-3） 输出方波的占空比 为

（式2.2-4）

采用NE555芯片构成振荡频率在一定范围内可以调节的信号发生器，为功放电路提供激励信号，频率

f1?

1.43； （式2.2-5）

(R1?2R2)C由基本的（式2.2-1） （式2.2-2） （式2.2-3） （式2.2-4） （式2.2-5） 其工作电路如图所示：（图2.2-3 555基本连接和输出图）

图2.2-3 555基本连接和输出图

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由此可见，由于555的局限性，发射出来的方波并不能满足电路所需要的功能无法实现电路功能，所以我们小组又设计了下面的发射模块：

2.新的发射模块（图2.2-4 新发射模块电路图）

图2.2-4 新发射模块电路图

U1为 CMOS六非门 CD4069, 这里只用了三个非门 ,由 F1, F2构成方波振荡器 , 产生约 1.6MHz的方波 ,经 F3缓冲并整形,得到幅度约 11V的方波来激励VMOS功放管 IRF640.足以使其工作在开关状态(丁类 ),以保证尽可能高的转换效率。对于方波振荡器, 振荡频率

f≈ （式2.2-5）

为保证它与 L1C8回路的谐振频率一致。可将 C4定为 100 pF, R1待调。为此将 R1暂定为

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3K,并串入可调电阻 RP1。在谐振状态, 尽管激励是方波 ,但 L1中的电压是同频正弦波 。由此可见 , 这一部分实际上是个变频器, 它将50Hz的正弦转变成 1.6MHz的正弦。实验表明选择1.6MHz的正弦波是比较合适的。

它的模拟仿真图像如图所示：（图2.2-5 发射模拟仿真图）

3.接收模块：（图2.2-6 接收模块仿真图）

图2.2-5 发射模拟仿真图

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实物图如图所示：（图2.2-7 接受模块实物图）

图2.2-6 接收模块仿真图

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接收模块加入了稳压器来稳定输出的电压，加入了三极管来扩大电路的电流，电路使用了LMS324N芯片。LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。通过LM324N来提高电路的电压和电流。由并联谐振电路与发射端的并联谐振电路构成并联谐振回路，当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，具有最好的能量传输效果；2）：产生的交流电压经过整流及滤波电路转换成直流电压并驱动电源指示灯工作；3）：由两片LM317芯片构成了恒

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图2.2-7 接收模块实物图

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流稳压功能的充电电路；4）：TL431作为辅助电源，给两片LM324构成的电压比较器提供基准电压，两个电压比较器驱动充电指示灯和充满电指示灯工作；

电路结构选择的理由及元件型号及参数的选择： 接收端的并联谐振频率

f3?12?L1C3 ?102.5kHz?f2?102.7kHz （式2.2-6）

由并联谐振电路与发射端的并联谐振电路构成并联谐振回路，当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，有最好的能量传输效果，即满足

（式2.2-7）

（图2.2-8 交流变直流电桥图）

根据二极管的单向导电性将交流电压变换成直流电压（图2.2-8 交流变直流电桥图） 二极管的选择：

二极管可以承受的电压大于2U2?17可承受电流大于700mA,而二极管1N5819最大可V，

承受电压40V，电流1A，满足要求，所以采用1N5819构成单向桥式整流；

但这部分直流电压仍含有很大的交流分量，再通过滤波电容的充放电过程，除去交流分量，得到平稳的直流分量，并驱动电源指示灯工作，电源指示灯为黄灯，串接一个1千欧电阻限制电流，在一起并联在电源两端；

（图2.2-9 频率和电压关系图）

根据（图2.2-9 频率和电压关系图）可知电容充放电过程：C 越大， RL越大， τ放电将越大，曲线越平滑，脉动越小,通常滤波电容应满足：RLC=（3~5）*0.5*T并且C越大，交流分量越少，滤波效果越好；所以C>20nF,所以选择C=0.1uF满足条件；

采用两片LM317构成恒流稳压电路，由于LM317的Vout端和ADJ端的电压差值恒定不变，始终等于1.25V，所以第一片LM317芯片流过R1电阻的电流等于1.25V/R1=1.25/2.5=500 mA ,

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即有500mA电流流入第二片LM317芯片的Vin端口，由于Vin流入的 电流等于Vout流出的电流，所以流入充电负载的电流也恒定不变，其大小约等于500mA电流，实现恒流功能；对于第二片LM317构成的稳压电路，由于流过R3的电流几乎等于流过R2的电流，所以Vout端电压恒定等于1.25/5100*(5100+12000)=4.19V,实现稳压功能；

4.新接收模块（图2.2-10 接收模块仿真图）

图2.2-10接收模块仿真图

实际上，这个仿真电路图查看仿真结果就知道，电流过大，容易烧坏电路，所以舍弃不用

2.3 系统结构设计

（从上节提出的设计方案中选定一种作为最终方案，具体展开说明，给出完整的系统原理和结构框图。）

最终我们选择了这样的电路作为我们最后的电子课程设计电路。

1.选择的发射模块：（图2.3-1 发射模块模拟仿真图）

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2.选择的接收模块：（图2.3-2 接收模块模拟仿真图）

图2.3-1 发射模块模拟仿真图

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U1为 CMOS六非门 CD4069, 这里只用了三个非门 ,由 F1, F2构成方波振荡器 , 产生约 1.6MHz的方波 ,经 F3缓冲并整形,得到幅度约 11V的方波来激励VMOS功放管 IRF640.足以使其工作在开关状态(丁类 ),以保证尽可能高的转换效率。对于方波振荡器, 振荡频率

图2.3-2 接收模块模拟仿真图

f≈ （式2.2-5）

为保证它与 L1C8回路的谐振频率一致。可将 C4定为 100 pF, R1待调。为此将 R1暂定为 3K,并串入可调电阻 RP1。在谐振状态, 尽管激励是方波 ,但 L1中的电压是同频正弦波 。由此可见 , 这一部分实际上是个变频器, 它将50Hz的正弦转变成 1.6MHz的正弦。实验表明选择1.6MHz的正弦波是比较合适的。

另外，我们电路加入了MOS管以及一些电阻电容保证电路的振荡频率，电路如（图2.3-3 MOS管震荡电路图）所示场效应管属于电压控制元件，是一种类似于电子管的三极管，与双极型晶体管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高，输入功耗小，温度稳定性好，信号放大稳定性好，信号失真小，噪声低等特点，而且其放大特性也比电子三极管好，图（ 3）功率场效应管电路中三个电阻R1、R2、R3 并联接到场效应管的栅极G，前级的高频振荡电路也接到G；原级S 直接接地；漏极D 接LC 振荡电路，其谐振频率和前级的高频振荡频率相同。

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图2.3-3 MOS管震荡电路图

接收模块加入了稳压器来稳定输出的电压，加入了三极管来扩大电路的电流，电路使用了LMS324N芯片。LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。通过LM324N来提高电路的电压和电流。

2.4 具体电路设计

（根据选定的系统实现方案，具体细化设计出完整的电路原理图，并给出具体的元器件参数。应对设计过程用文字详细说明（可附局部单元电路图说明），包括电路结构选择的理由、元器件参数的计算过程等。电路原理图应用Protel、Altium Designer、OrCAD等专业设计软件或Microsoft Office Visio等绘图软件规范绘制，上面应标注所有元器件的标号、型号或主要参数，如果图的尺寸较大可单独附页或使用层次电路图绘制。）

整个系统分成了两个部分，一个发射模块，一个接收模块，两个模块的模拟仿真图像如下面所示：

1.设计的发射模块：

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所用的零件的详细列表如下所示：（以焊接的实物图所用零件为准） 电容 220uf x1

0.1uf x1 1uf x1 100uf x2 1uf x1 470uf x1 78uf x1 电阻 1k x1 100k x1 芯片 CD4069UBE 滑动变阻器 max 10k x1 三极管 IFR641 发射线圈 x1

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图2.3-1 发射模块模拟仿真图

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2.设计的接收模块

仿真图像如图所示：

所用的零件的详细列表如下所示：（以焊接的实物图所用零件为准）

电容 470uf x2 200mf x1 电阻 1k x3 150 x1 2.5 x1 滑动变阻器 max 2k x1 LED二极管 x3 三极管 2N5551 x1 开关 x1 芯片 CM3171 x1 LM324N x1 接收线圈 x1

图2.3-2 接收模块模拟仿真图

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3 制作及调试过程

3.1 制作与调试流程

（详细说明电路制作与调试的方法和过程，如各单元电路的制作和调试顺序等。） 虽然测试的指标绝大部分都在接收端，但是没有发射模块，接收模块没有办法通过感应来产生电动势。所以我们决定首先焊接发射模块，然后焊接接收模块。但是由于我们自己设计的电路不知道有没有问题，所以首先通过multisim进行仿真。

在multisimi仿真结果出来之后，我们进行焊接程序。先焊接发射模块，在焊接接收模块。设计的要求大部分都在接收模块测设，实际上这些测试要求跟发射模块也有关，所以要提出来发射模块的测试要求。接收模块的要求不接受负载的为4.1v~4.2v。电流稳定在10mA 。根据这个要求我们设计了发射和接受模块，在焊接的过程中，我们先焊接的发射模块，在焊接的接收模块。

发射模块先焊接，按照事先仿真的电路图，我们焊接了电路板，先进行发射模块的测试，主要的测试指标是电路的频率和幅度，最好能保持电路的幅度在10v左右，频率尽可能保持在比较大的范围。

在测试完成发射电路之后，接下来是接受模块的焊接，焊接完成接收电路之后，由于前面已经进行了发射模块的焊接和测试，所以在焊接完成接收模块之后，将发射和接收模块的线圈放到一起进行电磁感应，在就设计要求的那几个问题进行一一的测试。下面是调试的具体过程：

1.焊好发射、接收电路板

2.直流电压先加5V，之后再慢慢调大，以防瞬间烧坏电路。

3.调试发射电路中的工作频率：调PR1时F1--F2产生的方波频率与C8L1的谐振频率一致。此时电流表的读数最小，接收线圈L2所得的感应电压最大，暂不接充电电池。

4.调基准电压：保持L1、L2相距2cm并同轴，此时C5两端的直流电压有10--12V。调滑动变阻器使比较器一端电压为4.19V，调节充电电源两端的电压为4.20v改这就是电池充电的终止电压。改变两线圈的间距，在0---6cm之间基准电压应当恒定为4.2V。 任何一项调试必须在保证其他条件不变的情况下进行。

5.调充满显示：调节滑动变阻器，使得充满时自动由红灯转变为绿灯。

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3.2 遇到的问题与解决方法

（在电路制作和调试过程中遇到的问题、产生原因、解决方法。） 在电路的制作过程中，主要有下面几个问题：

1.在焊接电路的过程中，存在虚焊和短路的问题，往往在第一遍焊接之后，电路板还存在这许多问题，并不能直接使用，其中最主要的问题便是短路和虚焊。

解决办法：对照实现设计的电路图，首先检查电路的布局和连线和设计的电路是否相符合，符合之后，对照电路板，用电流表和示波器接入电路，分段测试，来检查电路的短路和虚焊问题。

2.运用MULTISIM仿真的过程中，第一个问题就是对这个软件掌握的不太熟练，这给我们在仿真电路的过程中带来了不小的问题，例如找一个原件就可能浪费很多时间，其次，在仿真的过程中，程序经常会报错。

解决方法：一般在仿真的过程中，元器件不知道在multisim中具体哪一个库当中，所以，几乎每一个元器件我们都在网上查找了它在multisim中的对应型号和所在库。通过大量的查阅资料和询问同学，我们慢慢的开始掌握multisim这款软件的使用方法，在对后续设计的电路进行仿真的时候，速度相比之前有了大幅度的提高。在仿真的过程中，对于程序报错的问题，我们的基本思路是 首先检查自己设计的仿真电路有没有逻辑性的错误，或者通过软件提供的手动解决功能，再加上上网查阅一些相关的资料，对这个问题能够基本解决。

3.在对电路进行仿真设计之后，我们开始焊接电路，在这个之中遇到的最大的问题便是不够细心，刚开始的 时候以为仿真之后，焊接会比较简单，但是真正焊接电路的时候除了短路和虚焊的问题，有出现了许许多多的新问题，比如芯片的管脚，电容三极管的正负……这些都是焊接出现的拦路虎。

解决办法：我们对这些芯片首先进行了相关方面的资料查阅，在查阅完成资料之后，小组的成员开始进行焊接的工作，在焊接的过程中，我们尽可能的保证足够的耐心和细心，对于不小心焊接错误的电路板，在总结完成相关的经验之后，我们开始对电路板的焊接错误的元器件进行修改，对于实在没有办法修改的电路板，我们选择了放弃，在失败经验的基础上，重新焊接电路板，最终成功。

4.让我们小组最为头疼的问题的是，设计的仿真电路仿真出现的结果并不能和焊接出来的实物电路板在示波器上出现的结果一致。

解决方法：对于这个问题我们小组确实头疼了好几天，刚开始我们以为是焊接的电路出现虚焊或者短路，在用电表测试之后，发现并没有这方面的错误；之后我们以为是我们测量的方法有些偏差，导致结果没有办法出来，我们尝试着去对我们测试方法进行轻微的修改，来观察实验是否符合结果，发现还是不行；最后我们对我们焊接的电路进行轻微的调试，具体而言：修改了一些电容和电阻的值，通过不断的摸索，最终我们终于将这个问题解决

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4 系统测试

4.1 测试方法

（系统各项功能、指标的测试方法及流程，并附测试仪器与电路的连接示意图。）

（1）接收器工作指示的测试（20分） ? ?

要求：接受器接收到能量后用发光二极管指示。

测试方法：发射器采用12V直流供电。接收线圈靠近发射线圈时（距离和

角度不限），观察接收器工作指示灯是否点亮。 测试结果：接受指示灯亮，如下图所示： 发射器的工作电压是12.0v（）

图4.1-1 工作电压示意图

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接收器指示灯亮：（图4.1-2 接收器指示灯图）

图4.1-2 接收器指示灯图

（2）接收器恒压功能的测试（20分）

? ?

要求：当接收器不接负载时输出电压为 4.2V±0.1V。

测试方法：发射器采用12V直流供电。在接收器不接任何负载条件下，当

接收线圈靠近发射线圈并固定不动时（距离和角度不限），测量接收器输出电压是否为4.2V±0.1V。轻微移动接收线圈时，测量该电压应保持在4.2V±0.1V范围内。

电压的值如下图所示：（图4.1-3 输出电压值图）

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图4.1-3 输出电压值图

（3）接收器恒流功能的测试（10分） ?

要求：接收器带载条件下，当输出电压在0~4VDC变化时输出电流稳定在

10mA或大于10mA（当满足发挥部分时，可直接得分），要求恒流误差小于5mA（两线圈距离和角度不限）。

?

测试方法：发射器采用12V直流供电。当接收线圈靠近发射器线圈时（距

离和角度不限），测量恒流值是否大于10mA及是否满足恒流误差要求。

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?

备注：恒流测量时可用5.5V/1F的电容模拟电池。

2. 发挥部分（50分）

（1）充电指示的测试（20分） ? ?

要求：当接收器给负载充电时，充电指示灯亮；充满后，充满指示灯亮。 测试方法：发射器采用12V直流供电。当接收器线圈靠近发射器线圈时（距

离和角度不限），测量恒流充电阶段充电指示灯是否点亮；测量当恒流充电电流减小后充满指示灯是否点亮。

（2）扩大充电电流的测试（30分） ? ?

要求：尽可能提高恒流充电电流。

测试方法：当接收器线圈靠近发射器线圈时（距离和角度不限），测量所

能达到的最大恒流指标，要求恒流误差小于5mA，充满后输出电压为4.1~4.2VDC（按下图计算得分）。

?

恒流值大于500mA的加10分。

发挥部分的数据实物图：充电指示灯如下图所示 下图是充电是充电指示灯亮（图4.1-4 充电指示灯图）

图4.1-4 充电指示灯图

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充满电之后指示灯：（图4.1-5 充满电指示灯图）

图4.1-5 充满电指示灯图

电流图如下图所示：（图4.1-6 电流图）

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图4.1-6 电流图

4.2 测试数据

如图（表4.2-1 测试数据表）

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调试前充电电压调试后充电调试后是否调试前灯调后灯显示 电流（ms） (V) 电压 正常 显示 4.23 9:30 4.17 4.2 是 正常 正常 86 4.22 20:00 4.10 4.2 是 正常 正常 77 4.21 20:30 4.25 4.2 是 正常 正常 89 时间

表4.2-1 测试数据表

4.3 数据分析和结论

电路几乎没有什么误差，各项的指标也基本是符合电子课程设计的基本要求的，唯一的不确定因素是滑动变阻器阻值的大小，我们提前利用万用表测试并调节了滑动变阻器的阻值，使其处于一个比较合理的范围，所以接上电源之后，测量的结果都比较正常，唯一需要改变的就是滑动变阻器阻值的微调，是电路的输出更为合理化。

5 系统使用说明

5.1 系统外观及接口说明

（应附作品实物照片2～3张，说明作品实物中按键、显示单元、接口等输入输出单元的位置和功能。）

1.实物发射模块（图5.1-1 发射模块功能使用示意图）

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图5.1-1 发射模块功能使用示意图

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2.实物接收模块：（图5.1-2 接收模块功能使用示意图）

图5.1-2 接收模块功能使用示意图

5.2 系统操作使用说明

（作品实物的操作使用说明。）

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? 调好输出电压为直流十二伏

? 接到发射端的电源接线，并且连接电线 ? 发射端和接受端的线圈放在一起感应 ? 在接收端加入万用表以测试

? 调好调频率的滑动变阻器，使输出电压最大

? 接上接收端，调好充电电压比较器的滑动变阻器，使之输出为4,19v ? 调好充电稳压的滑动变阻器，使之为4.20伏，是充电电压断开时为4.20v ? 在充电的时候，调调电流的滑动变阻器，使之电流最大且稳定 ? 调试完以后，就可以正常使用

6 总结

6.1 本人所做工作

本人在小组内主要负责发射部分和接受部分的设计焊接以及修改的工作。针对电路仿真和真实焊接得到的效果不一样进行分析和修改，并对比了多种方案的可行性和最后焊接效果的好坏，分析和添加了指示灯，同时进行了充电电流的放大工作，希望能够得到更好的效果。

6.2 收获与体会

在这次电子课程设计中，我收获了很多，感触最深的就是理论和实践不是等价的，中间是有一座神奇的桥梁。我们现在学习了很多的理论知识，很多设计的东西在理论上是可行的，Multisim仿真出来也没有问题，但是真正把理论上的东西焊接出来做成实物，就会出现各种各样的问题。我觉得通过这次无线充电的课程设计，我的动手能力和解决实际问题的能力得到了比较大的锻炼，现在的我会思考为什么理论上可行的东西在实际中却得不到相同的效果。这个问题的答案是多种多样的，比如说设备的问题，焊接的问题，操作方法的问题等等。我觉得其实作为一位未来的工程师，这也是十分吸引我的地方，就是分析实践和理论之间的差别，我觉得这是一门很深的学问。

而且我觉得这个课程设计其实对激发我的学习兴趣是很有好处的。就像我们大一的时候学习微积分，当时很多定理都觉得很枯燥没有意义，但是直到后来学了专业课才发现了以前学习东西的重要性。我们虽然学习过了模电，数电等专业课程，也做过相关的课程实验，但是还没有像今天这样焊出来一个完整的东西，让我体会到了电路的乐趣，经历了自己从设计到实现的整个过程，并且看见了自己完成的实物，还是有挺大的满足感的。也会激励我以后更加好的学习相关的课程。

同时我觉得我也提高了分析电路图的能力。以前我总是觉得模拟电路的电路图很复杂，

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我总觉得元器件之间有很大的联系，只要动了一个元件其它的所有东西都会受到影响，通过这次的锻炼我意识到了以前认识的浅薄，确实他们之间是有影响的，但是在分析的时候在一定情况下很多地方是可以认为不改变的。而且很高兴我也提高了修改电路的能力，在完整的电路上增加功能，同时不改变电路原来的结构和效果，这也是一门学问，让我觉得很有意思。

以上是关于专业技能方面的，同时我觉得通过这次的课程设计对我的意志力也有锻炼。以前总听说科研的道路是孤独并且枯燥的，成功是一遍又一遍的失败堆积而成的。虽然我们这次的课程设计相比科研的难度还相差很远，但是让我有了一种入门的感觉，很多次仿真出来的图最后焊接出来了都不能用，让我感觉有点气馁，但是没有办法，一次又一次的失败就是一次又一次的开始，但是我认为失败并不是没有意义的，在失败中收获了很多实际操作的经验，并且失败多了最后如果成功了的喜悦是呈几何倍增长的。

6.3 对本课程的意见与建议

我觉得设置这门课程还是很有意义的。我们现在已经是大三的学生了，不管以后是工作或者是继续读研究生，很多时候面对的是工程上的实际问题，和我们之前很多年学习的理论是有很大差别的。我觉得现在的课程不能只讲理论的东西，而是需要让我们体会并习惯从理论到实际的转换。我觉得电子课程设计这门课就很好的完成了这样子的过渡作用，像我以后希望能够出国读研究生，肯定是要跟着导师在实验室工作的，我觉得这样子的课程从某种意义上来说对我的帮助其实比其它的课程要大。

最后提出一点我个人的小建议。我们在整个设计的过程中其实还是遇到了一定的困难的，虽然可以找老师答疑，但是我觉得其实这样子并不方便，特别是设计一开始无从下手的时候，没有思路根本不知道怎么问老师。所以我觉得最好是能够多设置点教学环节，比如说每周上一次课，老师可以给我们讲授一些相关的知识，而不是只上了一节课告诉我们设计的要求和其它比较泛泛的东西，我觉得一些相对而言比较具体的教学也是有必要的。比如说告诉我们一些比有用的基础电路或者集成芯片，这样可以省去我们不少一开始像无头苍蝇一样的资料搜索或者是没有思路的日子。

7 参考文献

[1] 侯建军.数字电子技术基础（第二版）.北京：高等教育出版社，2007 [2] 罗中华.数字电路与逻辑设计教程 [ M] .北京:电子工业出版社，2006 [3] 刘颖.模拟电子技术

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