【正文】 .............................................................................................. 20 電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 21 整體電路圖 ..................................................................................................... 21 4 仿真分析 .................................................................................................................. 22 仿真環(huán)境介紹 ................................................................................................ 22 電源仿真 ........................................................................................................ 23 高頻振蕩電路仿真 ........................................................................................ 25 高頻功率放大器仿真 .................................................................................... 25 AC/DC 電路仿真 ............................................................................................. 26 充電電路仿真 ................................................................................................ 26 功能驗(yàn)證 ........................................................................................................ 27 5 心得體會(huì)及總結(jié) ...................................................................................................... 29 6 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................. 30 附錄 .............................................................................................................................. 31 附錄一 系統(tǒng)電路圖 ............................................................................................. 31 附錄二 元器件清單 ............................................................................................. 32 武漢理工大學(xué)《學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 1 摘要 電能的當(dāng)今最主要的能源之一，近年來興起的非接觸電能傳輸供電技術(shù)解決了傳統(tǒng)接觸式供電的一些弊端。目前較成熟的無線供電方式均采用該技術(shù)，典型的應(yīng)用包括新西蘭國家地?zé)峁珗@的 30kW 旅客電動(dòng)運(yùn)輸車、 Splash power 公司的無線充電器等。 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，接收線圈感生電動(dòng)勢應(yīng)遵循方程 : 式中 接收線圈感應(yīng)電場強(qiáng)度； 源線圈與接收線圈鉸鏈的磁場 同時(shí)，接收線圈需滿足各向同性介質(zhì)的本征方程： 公式表示接收線圈中，電場 與電流密度 的關(guān)系。雖然脈動(dòng)的信號(hào)很微小，通過電路放大及正反饋使振蕩幅度不斷增大。采用功放管，前級(jí)的緩沖級(jí)，一是控制能量發(fā)射模塊的增益，二是給提供足夠的驅(qū)動(dòng)功率。 充電常數(shù)為： 可調(diào)輸出電壓三端集成穩(wěn)壓電路及分析 由可調(diào)輸出電壓三端集成穩(wěn)壓器 CW317 組成的穩(wěn)壓電路如圖所示。電路的輸出頻率只與晶振頻率有關(guān)，與 R、 C 的數(shù)值無關(guān)。 B 類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的靜態(tài)點(diǎn)在 VCC、 0 處，當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，輸出端幾乎不消耗功率。 為了使高頻功率放大器有高效率地輸出大功率，常常選擇工作在丙類狀態(tài)下工作。根據(jù)傳輸距離、功率的不同要求，采用不同尺寸的線圈。由于通過 AC/DC轉(zhuǎn)換電路后，電路由原來的交流變?yōu)榉欠€(wěn)恒的直流，要想實(shí)現(xiàn)充電，則要通過充電電路將有紋波的非穩(wěn)恒的直流電變成穩(wěn)恒的直流電。通過 Multisim 和 虛擬儀器技術(shù) ， PCB 設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到 原型設(shè)計(jì) 和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。通過這次課程設(shè)計(jì)我加深了對(duì)電子線路設(shè)計(jì)的理解，同時(shí)在設(shè)計(jì)和仿真過程中掌握了通信電子線路的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思想，對(duì)課本中學(xué)到的理論知識(shí)有了更深的理解。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 圖 當(dāng)負(fù)載較小時(shí) 由圖片可知，最大功率大于 5W，滿足該項(xiàng)指標(biāo)。 工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。橋式整流電路與全波整流電路相比，前者電源變壓器五中心抽頭，結(jié)構(gòu)簡單，且伏安容量小。相對(duì)于其他幾何形狀的線圈，圓柱線圈具有的最大優(yōu)勢在于：每單位體積繞線所產(chǎn)生的磁場最大。這種分析方法的物理概念清楚，分析工作狀態(tài)方便。但效率較低，晶體管功耗大，功率的理論最大值僅有 25%，且有較大的非線性失真。 電路設(shè)計(jì) 利用非門與晶振設(shè)計(jì)如下電路圖。在整流器的輸出端并聯(lián)一個(gè)容量很大的濾波電容 C。 方案二，采用分立元件的功率放大器。 下面選擇整體電路中的高頻振蕩電路與功率放大電路的實(shí)施方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和論證。正弦電流的方向周期性變化，接收線圈的電流被逐漸放大，直到接收線圈的電磁能達(dá)到最大。然而，由于工作頻率高、系統(tǒng)效率較低，微波 WPT 并不適合于能量傳輸距離較短的應(yīng)用場合。 20xx 年 1 月 11 日至 20xx 年 1 月 19 日，電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說明書撰寫。本文介紹了非接觸電能傳輸?shù)幕驹??？梢钥闯?，無論是小功率的消費(fèi)類電子產(chǎn)品還是大功率 EV 無線供電系統(tǒng)，電磁感應(yīng)式 WPT 技術(shù)都可有效實(shí)現(xiàn)無線供電。 若系統(tǒng)沒有負(fù)載消耗能量，應(yīng)用矢量磁位計(jì)算源線圈與負(fù)載線圈鉸鏈的電磁能為： 式中 源線圈與接收線圈振蕩交替的磁場能 /電場能； 源線圈在接收線圈位置產(chǎn)生的矢量磁位。當(dāng)增大到一定程度時(shí)，導(dǎo)致晶體管進(jìn)入非線性區(qū)域，產(chǎn)生自給偏壓，使放大器的放大倍數(shù)減小，最后達(dá)到平衡，即 AF=1，振蕩幅度就不再增大了。 方案論證：本題目要求不能采用專用芯片和模塊。 圖 可調(diào)輸出電壓三端集成穩(wěn)壓電路 CRc int??武漢理工大學(xué)《學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 12 直流穩(wěn)壓源的輸出可以通過調(diào)節(jié) R2的大小來實(shí)現(xiàn)，通過仿真可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓在 0～ 36V 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以，滿足設(shè)計(jì)要求中供電部分輸入 36V 以下的直流電壓的要求。 圖 晶體震蕩電路 高頻功率放大器設(shè)計(jì) 原理說明 高頻功率放大器用于發(fā)射級(jí)的末級(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收級(jí)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。在 Vi 的正半周期內(nèi)， Q1 導(dǎo)通 Q2 截止，輸出端正半周正弦波；同理，當(dāng) Vi 為負(fù)半波正弦波 (如圖虛線部分所示 )，所以必 須用兩管推挽工作。在一元件的耗散功率等于流過該元件的電流和元件兩端電壓的乘積。 密繞環(huán)形電感線圈的電感可由下式計(jì)算： 線圈互感 磁耦合諧振式無線能量傳輸是多方位的能量傳輸，諧振體 (諧振線圈 )之間沒有嚴(yán)格的方向?qū)?yīng)關(guān)系，又線圈互感與線圈的尺寸、方位有關(guān)。 整流電路的輸出電壓不是純粹的直流，從示波器觀察整流輸出，與直流相差很大，波形中含有較大的脈動(dòng)成分，稱為紋波。 軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有 windows一般應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用 圖 multisim 使用界面 界面由多個(gè)區(qū)域構(gòu)成：菜單欄、各種工具欄、電路輸入窗口、狀態(tài)條、列表框等。也明白了只有在理論學(xué)習(xí)時(shí)結(jié)合實(shí)踐，才能更全面的掌握知識(shí)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 武漢理工大學(xué)《學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 35 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 3)最大輸出功率 ≥5W。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。半波整流電路最為簡單，但是性能較全波整流和橋式整流不好。 武漢理工大學(xué)《學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 18 線圈電感 從幾何形狀 看，線圈的種類繁多，如圓形線圈、方形線圈、環(huán)形線圈等。 武漢理工大學(xué)《學(xué)科基礎(chǔ)課群綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 15 電路設(shè)計(jì)計(jì)算 高頻功率放大器因工作大信號(hào)的非線性狀態(tài)，不能用線性等效電路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法 折線法來分析其工作原理和工作狀態(tài)。電路簡單，調(diào)試方便。晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無源晶振兩個(gè)大類。電容 C 對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在載波兩端。集成功放具有穩(wěn)定度高，需要調(diào)整的參數(shù)少的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是效率較低（集成功放一般采用線性放大