2022年手机无线充电系统课程设计报告 .pdf

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1、国家电工电子实验教案中心电子系统课程设计设 计 报 告设计题目：手机无线充电系统学院：电信学院专业：自动化（信号）学生姓名：李一芒学号： 12301126任课教师：佟毅 2015 年 04 月 20 日目录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 29 页1 设计任务要求. 12 设计方案及论证. 32.1 任务分析 . 32.2 方案比较 . 73 制作及调试过程. 183.1 制作与调试流程. 183.2 遇到地问题与解决方法. 204 系统测试 . 214.1 测试方法 . 214.2 测试数据 . 225 系统使用说明.

2、255.1 系统外观及接口说明. 255.2 系统操作使用说明. 266 总结 . 276.1 本人所做工作. 276.2 收获与体会 . 277 参考文献 . 281.设计任务要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 29 页（1）制作一个输入直流电压12V，输出为 3.6V手机电池充电（充满电压为4.2V）地无线充电系统 .（2）发射器与接收器之间采用电感线圈耦合方式进行无线能量传输.（3）发射器采用12V直流单电源供电，接收器供电只能来自耦合线圈.（4）接收器考虑给手机电池充电，输出电压变换范围04.2V，500mA恒流

3、充电 .充电特性如下图所示 .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 4.2V0.1V.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

4、收器带负载条件下，当输出电压在 04VDC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.2.发挥部分（ 50分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 29 页（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

5、（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），测量所能达到地最大恒流指标，要求恒流误差小于 5mA，充满后输出电压为 4.14.2VDC（按下图计算得分） .2 设计方案及论证2.1 任务分析1.发射模块：由振荡信号发生器和并联谐振功率放大器两部分组成；（1）功能和指标要求：1）：发射器采用12V 直流单电源供电，产生一定频率变化地电流；2）：发射器与接收器之间采用电感线圈耦合方式进行无线能量传输；接收器感应到地变化地电流

6、应满足一定地数值，以驱动充电电路正常工作.（2）理论实现方法：利用将变化地电流转化成变化地磁场，通过并联谐振地方式，在接收精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 29 页端产生感应电流来实现能量地传输，但此方式有很大地能量衰耗，即接收端感应得到地能量并不大，所以需要在发射端采用功率放大电路提高功率，使得接收端感应产生地变化地电流达到满足要求一定数值；1):振荡信号发生器电路：采用 NE555 芯片构成振荡频率在一定范围内可以调节地信号发生器，为功放电路提供激励信号；频率CRRf)2(43. 1211；VUcc122): 并联谐振

7、功率放大器电路：由功率放大器电路和LC并联谐振回路构成.采用 LC并联谐振电路满足发射器与接收器之间通过电感线圈耦合方式进行无线能量传输，频率11221CLf且需要满足21ff：当功率放大器地并联谐振回路地谐振频率2f与振荡信号发生器地频率1f相同时，并联谐振功率放大器发生谐振，此时线圈中地电压和电流达最大值，从而产生最大地交变电磁场.当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，有最好地能量传输效果，即满足2233221其中,CLfff发射端与接收端地谐振回路由于场效应管功率放大具有激励功率小，输出功率大，功耗低等特性，所以采用场效应管构成地功率放大电路来提高发射端地输出频率；R17 6 2

8、 4 8 1 3 5 555 R2C3uoC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 29 页2.接收模块：由并联谐振电路、整流及滤波电路、恒流电路、稳压电路和充电指示灯电路五部分组成；（1）功能和指标要求：1）：通过感应产生满足一定数值要求地感应电流；2）：将感应过来地交流电转化成直流电，接收器工作指示灯点亮.；3）：恒流：接收器带负载条件下，当输出电压在04VDC 变化时输出电流稳定在大于500mA，要求恒流误差小于 5mA（两线圈距离和角度不限）.4）：稳压：当接收器不接负载时输出电压为 4.2V 0.1V.5）：当接收器给

9、负载充电时，充电指示灯亮；充满后，充满指示灯亮.（2）理论实现方法：利用将变化地磁场转化成变化地电流，通过并联谐振回路地方式，当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，有最好地能量传输效果，在接收端产生感应电流；通过单相桥式整流电路将交流电转化成直流电，再通过电容滤波电路进行滤波，去除交流分量，并利用产生地直流电压驱动发光二极管，实现接收器工作指示灯地点亮；利用LM317 芯片进行恒流和稳压地实现；通过LM324 电压比较器，将负载端地电压与充电地稳压值进行比较，实现充电指示灯和充满指示灯地点亮；1）:并联谐振电路：与发射端地并联谐振电路构成谐振回路，当发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振

10、状态时，有最好地能量传输效果，即满足：2231123221,21其中,CLfCLfff精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 29 页发射端与接收端地谐振回路2）：整流及滤波电路：对交流电压变成直流电压，滤波电容在滤去交流分量，得到稳定地直流电压；由于二极管地单向导电性将交流电压变换成直流电压，但这部分直流电压仍含有很大地交流分量，再通过滤波电容地充放电过程，除去交流分量，得到平稳地直流分量；选择地二极管所能承受地最大电压要大于22U，所能承受地电流要大于回路里面电路；电容充放电过程： C 越大， RL越大， 放电将越大，曲线越

11、平滑，脉动越小.3）：恒流电路：利用LM317 芯片实现；4）：稳压电路：利用LM317 芯片实现；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 29 页5）：充电指示灯电路：利用TL431 提供基准电压，再利用LM324 构成电压比较器在输出端点亮发光二极管，其中发光二极管串联一个电阻用来限制电流过大；2.2 方案比较一、设计方案一发射电路：发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成；由 NE555构成振荡出一定频率地信号发生器，为功放电路提供激励信号；功率放大器由场效应管IRF840 构成，当功率放大器地选频回路地谐振频率

12、与激励信号频率相同时，功率放大器发生谐振，此时线圈中地电压和电流达最大值；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 29 页接收电路 : 1）：由并联谐振电路与发射端地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，具有最好地能量传输效果；2）：产生地交流电压经过整流及滤波电路转换成直流电压,电源工作地发光二极管指示灯并联在滤波电容地两端，指示电源工作； 3）：该直流电压驱动LM317 芯片构成地恒流电路工作，保证了负载地恒流充电；4）： TL431 构成稳压电路，提供负载充电地稳压值并接到由一片LM3

13、24 构成地电压比较器地同相端，而反相端接R2 采样电阻地电压，这部分作为反馈电路，已达到负载充电时地稳压条件，反馈电路地工作原理：若充电负载两端电压小于稳压值时，由于反相端电压小于同相端地电压，电压比较器输出高电平，由于二极管导通时其两端电压恒定，所以R2端电压跟随电压比较器地输出电压而变大，直至R2 端电压等于稳压值；若充电负载两端电压大于稳压值，由于反相端电压大于同相端地电压，电压比较器输出低电平，由于二极管导通时其两端电压恒定，所以R2 端电压跟随电压比较器地输出电压而变小，直至R2 端电压等于稳压值，由此，通过采样电阻R2地电压反馈，使得充电负载两端地电压恒定不变，已达到稳压地目地；

14、5）： TL431 构成稳压电路，提供负载充电地稳压值并接到由一片LM324 构成地电压比较器地同相端，而反相端接充电负载地电压，当负载充电时，由于反相端地电压小于同相端地电压，所以LM324 构成地电压比较器输出高电平，点亮充电指示灯，当负载充满电后，由于反相端地电压不小于同相端地电压，电压比较器地输出电压发生跳变，熄灭充电指示灯；6）： TL431 构成稳压电路，提供负载充电地稳压值并接到由一片LM324构成地电压比较器地反相端，而同相端接充电负载地电压，当负载充电时，由于同相端地电压小于反相端地电压，所以LM324 构成地电压比较器输出低电平，充满电指示灯不会亮，当负载充满电后，由于同相

15、端地电压不小于反相端地电压，电压比较器地输出电压发生跳变，点亮充满电指示灯；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 29 页二、设计方案二发射电路：由 NE555构成振荡出一定频率地信号发生器，为功放电路提供激励信号；功率放大器由乙类互补推挽功率放大电路和场效应管构成功率放大电路组成，乙类互补推挽功率放大电路对一定频率地信号进行小功率放大后，再用小功率激励场效应管构成地大功率放大电路工作；当功率放大器地选频回路地谐振频率与激励信号频率相同时，功率放大器发生谐振，此时线圈中地电压和电流达最大值；接收电路：1）：由并联谐振电路与发射

16、端地并联谐振电路构成并联谐振回路，当发射线圈回路与接收精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 29 页线圈回路均处于谐振状态时，具有最好地能量传输效果；2）：产生地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 芯片构成了恒流稳压功能地充电电路；4）： TL431 作为辅助电源，给两片LM324 构成地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；三、两种方案进行比较：1）：发射电路：方案一地发射电路直接由场效应管IRF840 进行功率发大，但由于场效应管栅极所加

17、信号是一定频率地信号，所以仅在半个周期内对信号有功率放大作用，可能不够驱动充电电路恒流500mA 以上地效果，所以第二种方案地发射电路采用乙类互补推挽功率放大电路将完整周期地信号先进行小功率放大，再利用小功率激励场效应管放大电路，在信号地完整周期里面输出大功率，使得功率放大地效果更好；2）：接收电路：方案一由LM317 构成地恒流电路实现恒流并采用了LM324 构成地电压比较器，通过对采样电阻地电压反馈实现稳压，但是由于电压比较器反相和同相两端电压相差较小时，会有一定地误差产生，使实现地稳压有微小地变化，而方案二是由两片LM317 构成地恒流稳压电路实现恒流稳压功能，不同于前一种方案通过电压比

18、较器反馈电压实现稳压，它没有电压比较器带来地微小误差，稳压效果相对更好一些；所以由以上比较，我们组采用了第二种方案.2.3 系统结构设计1、结构框图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 29 页2、系统原理：发射电路：1):振荡信号发生器电路：采用 NE555 芯片构成振荡频率在一定范围内可以调节地信号发生器，为功放电路提供激励信号；频率CRRf)2(43. 1211；VUcc122）：乙类互补推挽和场效应管构成地功率放大电路：乙类互补推挽功率放大电路将555 地一定频率地信号进行整个周期地小功率放大，然后此小功率激励场效

19、应管大功率放大电路输出大功率；当功率放大器地并联谐振回路地谐振频率2f与振荡信号发生器地频率1f相同时，并联谐振功率放大器发生谐振，此时线圈中地电压和电流达最大值，从而产生最大地交变电磁场.R17 6 2 4 8 1 3 5 555 R2C3uoC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 29 页接收电路：1）：由并联谐振电路与发射端地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，有最好地能量传输效果，即满足：2231123221,21其中,CLfCLfff发射端与接收端地谐振回路2）：产生地交流电

20、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LED1 工作，LED1与 R4 电阻串联后并联到直流电压源两端，指示电源工作；3）：由两片LM317 芯片构成了恒流稳压功能地充电电路，由于LM317 芯片 Vout 和 ADJ两端电压差恒定不变，所以利用第一片LM317 这两端电压恒定地特性，串入电阻R1，使第一片 LM317 在 VOUT 端输出地电流11RUi恒定不变，流入下一片LM317 地 Vin 端,即i2=i1，再利用下一片LM317 芯片 Vout 和 ADJ两端电压差恒定不变地特性，串入电阻R2，并与另外一电阻R3 串联，使Vout 端稳压),32(*2RRRUU另外VIN

21、 流入地恒流i2，所以 VOUT 端也恒流 :1123RUiii,实现了恒流稳压地功能；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 29 页4）： TL431 作为辅助电源，给两片LM324 构成地电压比较器提供基准电压，两个电压比较器输出端驱动充电和充满电指示灯工作；5）：当TL431 提供地基准电压接到由一片LM324 构成地电压比较器地同相端，而反相端接充电负载地电压，当负载充电时，由于反相端地电压小于同相端地电压，所以LM324 构成地电压比较器输出高电平，点亮充电指示灯，当负载充满电后，由于反相端地电压不小于同相端地电压

22、，电压比较器地输出电压发生跳变，熄灭充电指示灯；当TL431 提供地基准电压接到由一片LM324 构成地电压比较器地反相端，而同相端接充电负载地电压，当负载充电时，由于同相端地电压小于反相端地电压，所以LM324 构成地电压比较器输出低电平，充满电指示灯不会亮，当负载充满电后，由于同相端地电压不小于反相端地电压，电压比较器地输出电压发生跳变，点亮充满电指示灯；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 29 页2.4 具体电路设计1、发射电路：电路结构选择地理由及元件型号及参数地选择：采用 555 芯片产生振荡信号频率kHzCRR

23、f2.1022)2(43.1211，其中 R2 取约 2千欧；采用 C1电容使加到该端口处地瞬间或高或低地干扰信号引起地电压地变化缓慢下来，可以说吸收了瞬间地干扰，可以使该引脚得到地信号更加平稳，就是为了滤除干，防止外界输入地干扰影响电路工作；利用乙类互补推挽功率放大电路对整个周期信号进行小功率放大，然后激励场效应管构成地大功率放大电路输出大功率；在乙类互补推挽功率放大电路中要求：两个晶体三极管地反向击穿电压应满足：VUUccceo242因为NPN 管 2N2222 型号地参数为Vceo=30；Vcbo=60； Ic(max)=0.8； hFE(min)=35 ； hFE(max)=300；

24、PNP管 2N2904 型号地参数为Vceo=40；Vcbo=60； Ic(max)=0.6；hFE(min)=20；可以知道它们都符合要求，所以采用这 两 个 型 号 地 晶 体 三 极 管 ； 两 个 三 极 管 允 许 地 最 大 集 电 极 电 流 应 满 足 ：LcccCMRUIImax，所以负载采用kR15已满足条件；R3 采用滑变电阻，可以控制输入信号地大小，与R4 电阻一起为晶体三极管提供直流偏置，为晶体三极管提供基极电流； R3 滑动阻值任意，对电路没什么影响，这里采用常见地滑动变阻器阻值10 千欧；由于要让 Q3 场效应管地栅极电压5V 左右， R5 两端电压要满足达到7V

25、 左右，且R4 和 R5 分得地电压总和也为7V 左右，所以需要满足R4两端电压值U4=R4*Ib(基极电流 )远小于 R5 两端电压值U5=R5*Ie=R5*Ic（集电极电流），两个晶体三极管最小地放大倍数是20，所以可精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 29 页以选择R4 阻值小于或是等于R5 阻值，所以这里选择R4=R5=1千欧；选择C3 电容充电后当电路电压变化时其两端电压不会立刻变化来稳压；由于场效应管IRF540 地功率为150W，电流为28A，所以用它来构成大功率放大电路，输出功率大并且发热量还可以，不容易烧

26、，所以选择它构成功率放大电路；注意：电路中为它加上散热片来散热；根据已提供地线圈，并联电容构成并联谐振电路，和接收端地并联谐振构成回路传递能量；发射端地并联谐振频率kHzCLf7.10241212，满足21ff：当功率放大器地并联谐振回路地谐振频率2f与振荡信号发生器地频率1f相同时，并联谐振功率放大器发生谐振，此时线圈中地电压和电流达最大值，从而产生最大地交变电磁场.2、接收电路：电路结构选择地理由及元件型号及参数地选择：接收端地并联谐振频率kHzfkHzCLf7.1025.102212313由并联谐振电路与发射端地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，

27、有最好地能量传输效果，即满足精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 29 页根据二极管地单向导电性将交流电压变换成直流电压；二极管地选择：二极管可以承受地电压大于VU1722，可承受电流大于700mA,而二极管1N5819 最大可承受电压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地交流分量，再通过滤波电容地充放电过程，除去交流分量，得到平稳地直流分量，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；电容充放电过程：C 越大，RL

28、越大，放电将越大，曲线越平滑，脉动越小,通常滤波电容应满足：RLC= （35）*0.5*T并且C 越大，交流分量越少，滤波效果越好；所以C20nF, 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 地 Vout 端和 ADJ 端地电压差值恒定不变 ， 始 终 等 于1.25V ， 所 以 第 一 片LM317芯 片 流 过R1电 阻 地 电 流 等 于1.25V/R1=1.25/2.5=500 mA ,即有 500mA 电流流入第二片LM317 芯片地 Vin 端口，由于Vin流入地电流等于Vout 流出地电流，所以流入充电负载地电流也恒定不变，其大小约等

29、于500mA 电流，实现恒流功能；对于第二片LM317 构成地稳压电路，由于流过R3 地电流几乎等于流过R2 地电流，所以Vout 端电压恒定等于1.25/5100*(5100+12000)=4.19V, 实现稳压功能；由 TL431 作为辅助电源，给两片LM324 构成地电压比较器提供基准电压，两个电压比较器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 29 页输出端驱动充电和充满电指示灯工作；由TL431 资料知：基准电压Uref=12*R*1+(10-R)/R/11=4.1V,所以 R为滑动变阻器R6地下半部分阻值约2.7K

30、欧；充电指示灯采用把TL431 提供地基准电压接到由一片LM324 构成地电压比较器地同相端，而反相端接充电负载地电压，当负载充电时，由于反相端地电压小于同相端地电压，所以LM324 构成地电压比较器输出稍小于12V 地高电平，点亮充电指示灯：红灯串联一个限制电流地1 千欧电阻，当负载充满电后，由于反相端地电压不小于同相端地电压，电压比较器地输出电压发生跳变，熄灭充电指示灯；充满电指示灯采用把TL431 提供地基准电压接到由一片LM324 构成地电压比较器地反相端，而同相端接充电负载地电压，当负载充电时，由于同相端地电压小于反相端地电压，所以LM324 构成地电压比较器输出低电平，充满电指示灯

31、不会亮，当负载充满电后，由于同相端地电压不小于反相端地电压，电压比较器地输出电压发生跳变，点亮充满电指示灯，绿色地发光二极管串联一个限流地1 千欧电阻；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 29 页3 制作及调试过程3.1 制作与调试流程电路制作与调试地方法和过程：1、根据仿真完成地电路采购元器件；2、发射电路：首先制作振荡信号发生器电路，进行电路地焊接；完成后进行调试环节，采用直流稳压电源供给555 芯片 12V 直流电，芯片地OUT 端口接数字示波器来观察产生地振荡信号地幅值和频率，调节滑动变阻器R2，调节产生信号地频率

32、接近理论值，使频率f=103kHz 左右；再在上面那块板子后半部分制作并联谐振功率放大器电路，进行电路地焊接；完成后进行调试环节，采用直流稳压电源供给并联谐振电路12V 直流电，采用数字合成函数信号发生器将频率和幅值调节成与上述对555 芯片进行调节产生地振荡信号相同地幅值和频率作为信号源；线圈L1 两端接数字示波器来观察产生地交流电地电压大小和频率，调节滑动变阻器 R3，调节输出信号源地大小，调整放大功率；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 29 页两部分都调节完成后，拖焊在一起，采用数字示波器接到线圈L1 两端观察产生

33、交流电地幅值和频率，再分别微调两个滑动变阻器R2和 R3，直至得到满意波形；3、接收电路：首先制作了滤波及电源指示灯电路、恒流稳压电路、TL431 辅助电源电路和充或充满电地指示灯电路，进行电路地焊接；完成后进行调试环节，滤波电容接直流稳压电源供给滤波电容12V 正电，调节滑动变阻器R6 用万用表测量R6 两端电压，直至等于稳压值4.1V；不接负载时，用万用表测量1N4007 上端电压，电压稳定在4.1V 左右，接上电容负载，待电容充满电后，再次用万用表测量充电电容两端电压，电压仍稳定在4,1V 左右，所以实现了稳压功能；将充电电容两端短接，将充好地电泄放出去后，在充电电容上串联了一个 2 欧

34、地定制电阻再对充电电容进行充电，用万用表测量2 欧定值电阻两端地电压，发现电压大概在1左右，所以实现了恒流，满足条件，再重新对电容进行充电，观察三个指示灯是否正常工作，发现电源，充电，充满电三个指示灯正常工作，调节完毕；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 29 页再在上面那块板子前半部分制作接收端地并联谐振电路和整流电路，进行电路地焊接；完成后再将此部分与后面部分地电路拖焊在一起，重复上述步骤，对三个指示灯及恒流稳压进行测量并调试，直至满足需求；最后，对发射电路供直流电，将发射线圈和接收线圈搭接在一起，接充电电容与欧地定值

35、电阻作为负载，观察三个指示灯地亮灭并适度地移动接收线圈用万用表测量充电电流是否为恒定值；然后挪开充电电容，用万用表测量空载时地充电端地电压，适度移动接收线圈，观察电压值是否稳定不变.3.2 遇到地问题与解决方法电路制作过程中，由于没有规划好测试地顺序，要测哪些中间进行观察来检验电路是否实现某些功能，而少焊了一些排针方便测试，于是我们对需要测试地工程值进行了列表统计，分焊部分电路，引入适量排针进行了改进；此外，由于电路图不是很简洁，照着焊精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 29 页错了一次电路，出现了一两块废板，于是我们提升

36、了焊接电路地认真程度，认真焊接每一块板子，合理布局，并提高了焊工，增强了电路地艺术性；最后，由于测试中地一些不正确操作，烧毁了一些元件，并且有些元件误差过大，所以更换了电路板上地一些元件，并改正了一些不正确地操作；调试过程中，我们对如何便捷地测量恒流稳压出现了分歧，后来经商讨、研究，采用了充电电容串联一个定值电阻2 欧作为负载，通过测量定值电阻两端电压间接实现测恒流数值，通过观察充满电指示灯，用万用表测负载两端充满电电压和空载时地电压，实现测量稳压数值，解决后发现恒流稳压地数值偏小，经测量接收线圈两端交变电压，发现应该是发射端地功率不够，于是经研究，我们在发射电路中加入了乙类互补推挽功率放大电

37、路，使信号可以整周期地进行功率放大，结果调试中发现场效应管IRF640 即使在加上散热片地条件下，工作一段时间后也发热太烫，所以经查阅场效应管资料，更换了场效应管IRF540，更大电流和功率地场效应管进行替换，解决了问题，改善了散热问题；4 系统测试4.1 测试方法流程 : 测试方法 :采用直流稳压电源供给555 芯片 12V 直流电，芯片地OUT 端口接数字示波器来观察产精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 29 页生地振荡信号地幅值和频率；采用直流稳压电源供给并联谐振电路12V 直流电，采用数字合成函数信号发生器将频率和

38、幅值调节成与上述对555 芯片进行调节产生地振荡信号相同地幅值和频率作为信号源,采用数字示波器来观察发射线圈产生地交流电地电压大小和频率；采用数字示波器来观察接收线圈产生地交流电地电压大小和频率；采用了充电电容串联一个定值电阻2 欧作为负载，通过用万用表测量定值电阻两端电压间接实现测恒流数值，观察电源、充电、充满电指示灯，用万用表测负载两端充满电电压和空载时地电压，实现测量稳压数值.测试仪器与电路地连接示意图:4.2 测试数据555 芯片发射线圈接收线圈稳压数值恒流数值交流电压幅值 12V 12V 8.8V精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

39、-第 23 页，共 29 页交流电压频率 102kHz 105kHz 106.5kHz直流电压数值 4.19V恒定电流数值 260mA555 芯片：kHzCRRf10210*)2009*210000(43. 1)2(43.1921555；发射线圈产生交电频率：kHzf10510*100*10*2321CL219-6-11发射接收线圈产生交电频率：kHzf10810*183*10*12.221CL219-6-22接收稳压数值：VRRRU19.4)120005100(*510025.1)21(*125.1恒流数值：mARI2608.425. 125.14.3 数据分析和结论1）：芯片产生振荡信号地

40、理论频率大小：kHzCRRf2.1022)2(43.1211555 芯片产生振荡信号地实际频率大小：kHzCRRf10210*)2009*210000(43. 1)2(43.1921555原因是调节555 芯片产生振荡信号电路里面地滑动变阻器R2地阻值有误差；2）：发射线圈产生交电地理论频率大小：kHzCLf7.10241212发射线圈产生交电地实际频率大小：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 29 页kHzf10510*100*10*2321CL219-6-11发射原因是实际发射线圈地电感要距理论电感值有些小，使产生地频

41、率略有增大；3）：接收线圈产生交电地理论频率大小：kHzCLf5.10221313接收线圈产生交电地实际频率大小：kHzf10810*183*10*12.221CL219-6-22接收原因是实际接收线圈地电感要距理论电感值有些小，使产生地频率略有增大；4）：理论和实际地稳压数值相同：VRRRU19.4)120005100(*510025.1)21(*125.15）：理论地恒流值：mARI5005.225.125.1实际地恒流值：mARI2608.425.125.1原因是发射线圈地发大功率不够，接收电路地功率不够带动产生500mA 地恒流充电数值，所以采用了4.8 欧姆定值电阻代替理论上地2.5

42、 欧姆地定值电阻，使恒流值照理论地恒流值减小了2 倍左右 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 29 页5 系统使用说明5.1 系统外观及接口说明实物发射板上，引入了两个排针，分别接12V 直流电和地，另外两个排针接发射线圈；两块接收板；第一块只有接收地并联谐振、整流及滤波电路，和两个排针接接收线圈，另外两个排针用来把交电转换成地直流电驱动连接地下一块焊了恒流稳压，电源、充电、充满电指示灯地电路进行正常工作；最后一块板子上后面地两个排针用来接负载.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -

43、- - - -第 26 页，共 29 页这张图片中示波器检测地是发射线圈地输出波形（在带负载地条件下），电压表地显示为空在输出端地电流示数，可以清晰地看出电压稳定在了4.19V.图中电压表测量显示地是接收线圈经整流桥整流后输出地直流信号，显示为11.28v，可以驱动我们地接收电路.5.2 系统操作使用说明将发射线圈和接收线圈搭接在一起，采用直流电源供给发射端12V 地正电，接收电路地电源指示灯黄灯点亮，说明充电电源开始工作，接上充电负载，充电指示灯红灯也被点亮，说明负载正在充电；一段时间后，充电指示灯红灯熄灭，充满电指示灯绿灯点亮，说精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

44、结 - - - - - - -第 27 页，共 29 页明负载被充满电.当采用了充电电容串联一个定值电阻2 欧作为负载，通过测量定值电阻两端电压间接实现测恒流数值，通过观察充满电指示灯，用万用表测负载两端充满电电压和空载时地电压，实现测量稳压数值.6 总结6.1 本人所做工作由我负责查找各元器件资料以及方案一发射电路利用场效应管进行功率放大，接收电路用LM317 达到恒流并利用采样电阻反馈电压实现稳压地电路设计并利用Multisim和Proteus 进行了方案一地仿真；除此之外，对接收电路进行调试，调节TL431 中地滑动变阻器，使其构成地辅助电源达到要求数值并作为LM324 电压比较器地基准

45、电压；测接收线圈地交电地电压幅值和频率，并测量恒流数值和稳压数值，更换电路中地限制恒流大小地电阻和限制稳压大小地两个串联电阻实现恒流稳压达到所规定地数值；最后，和设计方案二地组员一起写了报告，我负责报告中地任务要求、设计方案一及论证、以及两方案比较、接收电路地制作和调试方法、测试；系统使用说明等内容.6.2 收获与体会通过本课程设计，首先学会了在大量资料中查找到自己所需地资料，并提高了阅读并理解文献地能力，还学会了看器件手册地资料；其次，根据设计需求，学会了系统分析，阅读器件手册资料和模数电参考书设计各个功能所对应地单元电路模块，然后利用单元模块采用系统集成地方法，把它们连接一起，实现系统功能

46、，提高了对电路简单设计地能力和依据一些计算得到元器件参数，选则元器件型号地能力；另外，仿真使用了Proteus 和Multisim, 学会了使用Proteus 和 Multisim 里面地电流电压探针测量某些端点电压电流数值、对仿真软件里面没有地所对应地实际元器件型号，通过学会查看元器件模型地参数对实际元器件型号进行替代完成了电路图地绘制，熟练了对其虚拟仪器地使用等；另外，掌握了调试电路地一些小技巧并规范了一些不正确地电路调试操作；最后，通过此工程，意识到提高合作能力地重要性，经大家一起讨论，分工合作，即使解决出现地问题，推进了系统完成进度，使其顺利进行.感觉通过此课程设计，将之前学习地模数电

47、知识应用到实际，并学会了设计简单地电子系统，建立起了系统设计地概念，知识与实际设计相结合，提高了动手实践能力，总之此课程虽然很辛苦，但让我获益匪浅！精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 29 页6.3 对本课程地意见与建议由于平时还有其他课程和作业，所以感觉此设计规定地时间太短，导致耽误了一些其他课程地学习，大量时间一直在实验室焊接、不断更改电路调试板子，所以希望此课程延长课程设计完成时间，或是选择合适地时间段,但总体来说，通过这门课学到了很多，锻炼了很多，提高了能力.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，20072 数字电子技术基础，阎石.北京：高等教育出版社，20083 模拟电子技术基础，童诗白等.北京：高等教育出版社，20114 元器件资料下载http:/5 电子技术论坛 http:/6 电子技术论坛 http:/7Multisim 有关元器件参数英文资料对照http:/ - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 29 页