湖北省ti杯电子设计竞赛

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1、无线电能传输插入图片无线能量传输背景早在1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉(NikolaTesla)就已经做了无线输电试验。特斯拉构想的无线输电方法，是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量传输原理电磁波无线能量传输技术感应式无线能量传输技术磁耦合谐振式无线能量传输技术电磁波无线能量传输原理及优缺点原理电磁波无线能量传输技术直接利用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理优点：该技术可以

2、实现极高功率的无线传输缺点：在能量传输过程中，发射器必须对准接收器，能量传输受方向限制，并且不能绕过或穿过障碍物微波在空气中的损耗也大，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害感应式无线能量传输原理及优缺点原理：感应式无线能量传输技术[11-15](InductiVePowerTransfer简称IPT)主要利用电磁感应原理，采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现功率无线传输。优点：主要用于恶劣环境下为大型功率设备供电，如电动汽车，起重机、电梯、牵引式电力机车、运货行车及井下、水下设备缺点：该技术的传输距离太近，并不能

3、把人们从电线的束缚中解放出来，给人们生活带来方便，所以这种为小功率型移动设备如手机、MP3等充电的无线充电器到目前并不普及磁耦合谐振式无线能量传输原理及优缺点原理：利用两个具有相同谐振频率的线圈，在相距一定的距离时，由于磁场耦合产生振，进行能量传递。优点可以在有障碍物的情况下传输，传输距离可以达到米级范围。与感应式无线能量传输技术不同之处在于该技术融合了共振技术，不仅提高了能量的传输距离，而且提高了能量的传输效率。不像微波对人体产生危害，由于人体作为非磁性物体，暴露在强磁场环境中不会有任何影响，该技术实现能量传输的基

4、本原理是共振，只有谐振频率相同的谐振体才有可能受到影响，所以不必担心其对人体及周围物体产生危害。磁耦合谐振式无线能量传输最早是由美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授MarinSoljacic的研究小组于2006年11月在美国AIP工业物理论坛上提出，并于2007年6月，通过实验进行了验证，相隔2.16m隔空将一只60W灯泡点亮，传输原理磁耦合谐振式无线电能传输通过电磁感应，主线圈产生变化磁场，副线圈上会产生感应电流，从而将主线圈的电能传到副线圈。整体简介本无线电能传输装置由四部分组成，驱动线圈，发射线圈模块，接收

5、线圈模块，电能转换。驱动电路选择方案一：由三极管来驱动mos管H桥来提高功率。方案二：由MOSFET驱动器来驱动H桥来提高功率方案三：由ne555来驱动H桥来提高功率方案一三极管驱动电流太小不能驱动mos管，方案三中ne555驱动能力较小不易选取，方案二由MOSFET驱动器来驱动H桥驱动电流较大功率较高综合选择方案二。驱动电路由单片机控制电路和H桥驱动电路构成，单片机产生特定频率和特定占空比的PWM（脉宽调制）信号控制H桥的通断，将电源直流电变换成特定频率的交流电信号，交流电通过LC谐振发射线圈，产生交变的磁场。变化

6、的磁场通过空气介质传播，根据电磁感应原理，交变的磁场激励起LC谐振接收线圈中的感应电流，感应电流通过电能变换电路最终形成直流电驱动LED灯，通过LED灯的亮灭来显示无线电传输的状态整体方案系统由四部分组成，通过单片机给出方波来输入驱动电路从而产生高频驱动电流来驱动主线圈，将能量传到副线圈给led供电.msp430g2553来产生方波，H桥由mos管来搭接增大驱动。接收线圈通过高频二级管整流输出来供电。MCU的选择STC89C52普通版的51单片机STC12C5A60S2增强版的51单片机MSP430G2553TI公司

7、430单片机STM32F103ZET6中低端的32位ARM微控制器普通版的51单片机、增强版的51单片机都不能我们所需要的（频率和波形）产生带死区保护的方波。单片机信号产生部分单片机采用msp430G25531.电源电压范围1.8V至3.6V2.超低功耗运行模式：230μA待机模式：0.5μA关闭模式：0.1μA3.16位RISC架构、62.5ns指令周期时间4.具有3个捕获/比较寄存器的两个16位Timer_A5.用于模拟信号比较功能或者斜坡式模数(A/D)转换的片上比较器6.带内部基准、采样与保持以及自动扫描功

8、能的10位200-ksps模数(A/D)转换器msp430G2553来产生方波信号，此信号可以达到互补输出。需求频率达到要求。功率驱动模块由IR2104驱动由mos管IRF840来增大线圈功率mos管开关条件NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性，V