低功率无线充电的研究与系统实现

发布时间：2017-10-28 14:25

  本文关键词：低功率无线充电的研究与系统实现

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【摘要】：无线充电是一门新兴技术,自从出现以来,引起了众多人的注意和兴趣,包括科研院校、企业及客户群。随着智能手机的普及,手机的耗电量也越来越大,传统的有线充电方式已满足不了需求。一方面是电池容量满足不了要求,另一方面,各种线交叉在一起,很零乱。无线充电标准应运而生,它期望建立一个全世界通用的无线充电标准,很多院校也相继研究了原理和实现了原型机。但是跟实际产品化是有差距的。而电路的核心技术所在的芯片基本还由国外公司控制。此项研究工作的目的就是在公司所研发芯片的基础上,设计出无线充电发射系统,然后设计完整的发射系统软件。最终给出一个能够商品化的产品。无线充电系统需要符合Qi标准,因此需要对标准的定义足够的熟悉。在设计芯片和系统之前,先要研究标准的内容,标准上一般给出了原理与要求,也会给出参考设计。但是具体的细节,每家公司的做法不一样。我们先做了一套无线充电发射和接收的原型系统。由公司芯片团队实现了无线充电发射芯片,在此基础上,设计发射端系统方案,同时开发软件。能否符合标准关键在于软件。研究工作的主要结果有:分析了无线充电的原理和标准,目前影响大的无线充电标准组织有三家,主要分析了WPC低功率的无线充电标准。低功率的发射系统有十多种,本文选择了A11类型(5V输入的单线圈)。在系统设计方面,基于公司的主芯片,选择外围器件,包括MOS管、线圈、电容、运放等,设计出了一块发射系统板,供软件人员调试。接收电路的芯片较难实现,在此先用分离器件搭了一个原型系统,也能正常工作,但是体积较大,不能放到手机里面。软件部分,实现了无线充电软件的架构,各个硬件模块的驱动程序,设计应用程序。分析了Qi标准所要求的无线充电系统的兼容性,该无线发射系统经过了TUV实验室的兼容性测试和比利时实验室的交叉测试。该无线充电系统在通过认证的基础上,送到客户端试用,客户又提了一些个性化要求。根据他们的要求作了修改,最后满足要求,并进行了量产。因此,本项工作对未来无线充电的研究和商用化都有参考和借鉴意义。
【关键词】：无线充电 发射端系统 TX软件 FOD异物检测
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM724;TM910.6
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题的概念和意义10-11
• 1.1.1 无线充电技术的概念10
• 1.1.2 无线充电技术的意义10-11
• 1.2 国内外现状11-13
• 1.2.1 国外现状11-12
• 1.2.2 国内现状12-13
• 1.3 研究目标和研究内容13-14
• 1.3.1 研究目的13-14
• 1.3.2 主要研究内容14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 无线充电的原理与标准15-32
• 2.1 无线充电原理分析15-17
• 2.2 无线充电的标准种类17-18
• 2.3 WPC标准分析18-31
• 2.3.1 无线充电系统接口定义19-29
• 2.3.2 无线充电系统性能要求29-31
• 2.3.3 无线充电系统兼容性测试31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 无线充电的硬件系统实现32-41
• 3.1 发射端TX的系统设计32-37
• 3.1.1 发射端TX的系统框图32-33
• 3.1.2 电路模块33-36
• 3.1.3 发射端TX的功能说明36-37
• 3.2 接收端RX系统设计37-40
• 3.2.1 接收端系统框图37-38
• 3.2.2 接收端电路模块38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 无线充电系统的软件设计41-57
• 4.1 MCU(微控制器)41-43
• 4.2 开发工具与调试工具43-47
• 4.3 软件架构设计47-51
• 4.4 发射端软件模块说明51-54
• 4.4.1 PWM51-52
• 4.4.2 Communication52
• 4.4.3 Analog Ping52-53
• 4.4.4 PID算法53
• 4.4.5 DPM算法53-54
• 4.4.6 FOD异物检测54
• 4.4.7 电压电流检测54
• 4.5 程序烧录54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 无线充电系统的测试57-72
• 5.1 QI标准测试57-69
• 5.1.1 兼容性测试57-65
• 5.1.2 交叉测试65-67
• 5.1.3 证书67-69
• 5.2 公司内部测试69-71
• 5.2.1 线圈位置对效率的影响69-70
• 5.2.2 负载与效率关系测试70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-75
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表的学术论文79

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1 张立新;低功率无线充电的研究与系统实现[D];上海交通大学;2015年

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本文编号：1108641