一种用于手机的无线充电系统设计

发布时间：2017-06-04 17:08

  本文关键词：一种用于手机的无线充电系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着智能手机屏幕越来越大，功能越来越多，耗电量越来越大，手机充电也越来越频繁。杂乱的数据线和频繁的插拔使人们对充电过程感到不胜其烦，不仅如此，频繁的插拔还容易引起手机充电接口的损坏，因此，人们需要一种更加便捷可靠的充电方法。手机无线充电技术是一种依靠空间磁场耦合将供电端的电能传输给手机电池从而对其进行充电的技术，这是一种全新的充电方法，克服了传统手机充电方法的弊端，可以使充电更加灵活、方便、安全。这种新的充电方法具有广阔的发展和应用前景，目前已受到了相关研究机构和企业的高度关注，且已有一些相关产品面市。本文通过对无线充电技术的原理、电路、通信及耦合机构等方面进行研究，设计了一种用于手机的无线充电系统。本文所做的研究工作对无线充电技术的推广和应用有一定的促进作用，，能为未来无线充电系统的设计提供一些参考和借鉴。 本文的主要研究工作有：阐述了无线充电系统的工作原理及系统的基本结构，分析了手机无线充电系统的需求，并提出了系统的主要设计要求；设计了系统的主电路和谐振电路，完成了控制芯片的选型，并阐述了系统的控制方法和流程；为了使接收端可以将其功率需求及充电状态等信息反馈回发射端，以实现更准确的控制，设计了从接收端到发射端的单向通信信号调制电路以及相关的数据包时序、格式和编码方式等，并用Simulink对信号调制电路进行仿真，以验证信号调制电路的调制效果；为了克服传统的绕线式耦合机构成本高、制作和装配工艺复杂、一致性不好等缺点，减轻耦合机构重量，并提高其可靠性，设计了一种PCB耦合机构；为了验证所设计的手机无线充电系统的性能，搭建了一个实验系统，实验结果表明所设计的系统满足一般的工程要求。
【关键词】：手机无线充电 磁场耦合 单向通信 PCB耦合机构
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM910.6;TN929.53
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 论文的研究目的和主要研究内容13-14
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 手机无线充电系统的基本结构及需求分析15-20
• 2.1 手机无线充电系统的基本原理15-16
• 2.2 手机无线充电系统的基本结构16-19
• 2.2.1 能量发射端16-18
• 2.2.2 能量接收端18-19
• 2.3 需求分析及设计要求19
• 2.3.1 需求分析19
• 2.3.2 主要设计要求19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 手机无线充电系统主电路设计及控制20-34
• 3.1 手机无线充电系统主电路设计20-24
• 3.1.1 手机无线充电系统发射端高频逆变电路20-23
• 3.1.2 手机无线充电系统谐振网络23-24
• 3.1.3 手机无线充电系统主电路24
• 3.2 手机无线充电系统控制24-33
• 3.2.1 手机无线充电发射端控制27-32
• 3.2.2 手机无线充电系统接收端控制32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 手机无线充电系统发射端与接收端之间的通信34-46
• 4.1 信号调制电路34-35
• 4.2 编码方案35-37
• 4.2.1 位的编码35-36
• 4.2.2 字节编码36
• 4.2.3 数据包编码36-37
• 4.3 电能传输各阶段的通信37-44
• 4.3.1 Ping 阶段37-39
• 4.3.2 识别和配置阶段39-42
• 4.3.3 电能传输阶段42-44
• 4.4 信号调制电路的仿真验证44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 5 手机无线充电系统的耦合机构设计46-56
• 5.1 PCB 线圈自感的影响因素分析46-51
• 5.1.1 PCB 耦合机构基本形状分析46-47
• 5.1.2 PCB 耦合机构尺寸分析47-49
• 5.1.3 PCB 耦合机构线宽和线间距分析49
• 5.1.4 PCB 耦合机构匝数分析49-50
• 5.1.5 PCB 耦合机构阻值和品质因数分析50-51
• 5.2 PCB 线圈之间互感的影响因素分析51-53
• 5.3 PCB 耦合机构的设计53-55
• 5.4 本章小节55-56
• 6 实验验证56-61
• 6.1 实验验证56-60
• 6.1.1 手机无线充电系统输出电压测试56-57
• 6.1.2 手机无线充电系统传输效率测试57-59
• 6.1.3 发射端待机功耗测试59
• 6.1.4 耦合机构温升测试59-60
• 6.2 本章小结60-61
• 7 总结与展望61-63
• 7.1 全文总结61-62
• 7.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67
• A. 作者在攻读学位期间发表论文情况67
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目67
• C. 攻读硕士学位期间获奖情况67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 唐晓莉,苏桦,张怀武;一种新型无芯PCB平面电感器研究[J];电子器件;2002年04期

2 戴欣,孙跃;单轨行车新型供电方式及相关技术分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年01期

3 孙跃;夏晨阳;戴欣;苏玉刚;;感应耦合电能传输系统互感耦合参数的分析与优化[J];中国电机工程学报;2010年33期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 夏晨阳;感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究[D];重庆大学;2010年

2 董辉;基于小波矩量法的PCB平面螺旋电感研究[D];大连海事大学;2008年

  本文关键词：一种用于手机的无线充电系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：421599