無線充電系統(tǒng)的設(shè)計

國家電工電子實驗教學(xué)中心電子系統(tǒng)課程設(shè)計設(shè)計報告設(shè)計題目：無線充電系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：自動化（鐵道信號）學(xué)生姓名：學(xué)號：任課教師：佟毅2015年4月23日

目錄1設(shè)計任務(wù)要求 11.1設(shè)計任務(wù) 11.2任務(wù)要求 11.3任務(wù)說明 32設(shè)計方案及論證 32.1任務(wù)分析 32.2方案比較 52.2.1第一種方案 52.2.2第二種方案 62.2.3第三種方案 72.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 82.4具體電路設(shè)計 92.4.1方波振蕩發(fā)生器： 92.4.2推挽式放大器 102.4.3橋式整流 112.4.4穩(wěn)壓恒流 112.4.5基準(zhǔn)電壓 132.4.6元件清單 103制作及調(diào)試過程 153.1制作與調(diào)試流程 153.1.1電路制作 153.1.1電路調(diào)試 153.2遇到的問題與解決方法 164系統(tǒng)測試 164.1測試方法 164.2測試數(shù)據(jù) 204.3 數(shù)據(jù)分析和結(jié)論 205系統(tǒng)使用說明 205.1系統(tǒng)外觀及接口說明 205.2系統(tǒng)操作使用說明 216總結(jié) 216.1本人所做工作 226.2收獲與體會 226.3對本課程的意見與建議 227參考文獻(xiàn) 22

功率放大器振蕩器1設(shè)計任務(wù)要求功率放大器振蕩器1.1設(shè)計任務(wù)（1）制作一個輸入直流電壓12V，輸出為3.6V手機(jī)電池充電（充滿電壓為4.2V）的無線充電系統(tǒng)。（2）發(fā)射器與接收器之間采用電感線圈耦合方式進(jìn)行無線能量傳輸。（3）發(fā)射器采用12V直流單電源供電，接收器供電只能來自耦合線圈。4.1-4.2V（4）接收器考慮給手機(jī)電池充電，輸出電壓變換范圍0~4.2V，500mA恒流充電。充電特性如下4.1-4.2V543210543210輸出電壓輸出電壓Vo/V100200300400500600恒流值Io/mA1.2任務(wù)要求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發(fā)光二極管指示。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。接收線圈靠近發(fā)射線圈時（距離和角度不限），觀察接收器工作指示燈是否點亮。（2）接收器恒壓功能（20分）要求：當(dāng)接收器不接負(fù)載時輸出電壓為4.2V±0.1V。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。在接收器不接任何負(fù)載條件下，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈并固定不動時（距離和角度不限），測量接收器輸出電壓是否為4.2V±0.1V。輕微移動接收線圈時，測量該電壓應(yīng)保持在4.2V±0.1V范圍內(nèi)。（3）接收器恒流功能（10分）要求：接收器帶載條件下，當(dāng)輸出電壓在0~4VDC變化時輸出電流穩(wěn)定在10mA或大于10mA（當(dāng)滿足發(fā)揮部分時，可直接得分），要求恒流誤差小于5mA（兩線圈距離和角度不限）。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流值是否大于10mA及是否滿足恒流誤差要求。備注：恒流測量時可用5.5V/1F的電容模擬電池。2.發(fā)揮部分（50分）（1）充電指示（20分）要求：當(dāng)接收器給負(fù)載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當(dāng)接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流充電階段充電指示燈是否點亮；測量當(dāng)恒流充電電流減小后充滿指示燈是否點亮。（2）擴(kuò)大充電電流（30分）要求：盡可能提高恒流充電電流。測試方法：當(dāng)接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量所能達(dá)到的最大恒流指標(biāo)，要求恒流誤差小于5mA，充滿后輸出電壓為4.1~4.2VDC（按下圖計算得分）3224183224181260分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)100200300400500恒流值Io/mA恒流值大于500mA的加10分。1.3任務(wù)說明（1）耦合線圈直徑取10cm，20匝。（2）用法拉電容模擬電池，根據(jù)恒流能力選擇合適的法拉電容，恒流時間10秒以上，便于測量，并需要配適當(dāng)?shù)姆烹婋娮?，便于放電。也可用固定電阻和可調(diào)電阻模擬電池。2設(shè)計方案及論證2.1任務(wù)分析振蕩器功率放大器振蕩器功率放大器 發(fā)射器輸出功率轉(zhuǎn)換整流濾波輸出功率轉(zhuǎn)換整流濾波恒流限壓控制輔助供電電源恒流限壓控制輔助供電電源電壓取樣電壓取樣工作指示工作指示充電指示充滿指示電流取樣電流取樣接收器發(fā)射器采用12V直流供電。在接收器不接任何負(fù)載條件下，當(dāng)接收器不接負(fù)載時輸出電壓為4.2V±0.1V，接收器帶載條件下，當(dāng)輸出電壓在0~4VDC變化時輸出電流穩(wěn)定在10mA或大于10mA，當(dāng)接收器給負(fù)載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。1. 發(fā)射器與接收器之間采用電感線圈耦合方式進(jìn)行無線能量傳輸?；陔姶鸥袘?yīng)的原理，在可分離的初、次級線圈間利用磁通量傳輸電能。在初級線圈中通過電流就會產(chǎn)生磁通，間距較近的次級線圈在其作用下就會產(chǎn)生感生電動勢，這樣初級線圈就把電能傳送到次級線圈了。雖然在理論上可傳輸幾百千瓦的電能，但因為其電能傳輸率會隨著兩個線圈的間距加大而迅速變小，所以傳輸距離非常有限。在通常情況下，由于電磁輻射具有發(fā)散性，所以相隔較遠(yuǎn)的接收線圈只能接收到發(fā)送線圈發(fā)送的電能的極小一部分，而此時當(dāng)接收線圈的固有頻率與發(fā)送線圈發(fā)送的電磁場頻率一致時，就會產(chǎn)生共振，使得磁場耦合強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，無線電能的傳輸效率將大幅度提高。這樣，磁場共振式和電磁感應(yīng)式相比，其電能傳輸距離得到了極大的提高。當(dāng)閉合線圈中的磁通量改變時，感應(yīng)電勢就會在閉合回路中產(chǎn)生，形成感應(yīng)電流；磁通量對時間的變化率與感應(yīng)電勢的大小成正比，楞次定律確定其實際方向。楞次定律：感應(yīng)電動勢以及產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是企圖阻止與導(dǎo)體回路相交鏈的磁通量的變化。2.因為要用磁場耦合的形式發(fā)射電能，因此需要在發(fā)射端使直流電源震蕩起來，通過發(fā)射線圈和接收線圈做媒介將能量送給接收端。故發(fā)送端要有一個震蕩電路，經(jīng)過選擇比較，決定選LM555作為振蕩器將12V直流電壓調(diào)整為一定頻率的方波實現(xiàn)震蕩。3.要想讓接收端達(dá)到恒流穩(wěn)壓和亮燈指示的充電效果，需要使發(fā)送端的發(fā)送功率能夠滿足接收的要求，而此時需要考慮震蕩電路的電感電容耦合關(guān)系和匹配效果。首先由LM555的占空比和震蕩頻率調(diào)節(jié)關(guān)系：和電感與電容耦合計算公式，可以調(diào)節(jié)其頻率關(guān)系盡量達(dá)到匹配來實現(xiàn)較好的諧振關(guān)系，使電路能夠盡可能減少能量的損耗。4.發(fā)射端還增加了功率放大器來實現(xiàn)功率的放大，盡可能地滿足更高的接收要求。5.接收時要調(diào)整接收端線圈和電容以及發(fā)送端線圈電容的匹配效果，盡可能地提高接收端的接收功率。6.接收電路的電源要由接收線圈感應(yīng)到的能量提供，需要整流部分將接收到的交流信號整流為直流給接收器供電。7.充電接收器不接負(fù)載時輸出電壓4.2V，以及充電恒流要求即需要恒流穩(wěn)壓控制部分來實現(xiàn)。同時該方面的功率要求要盡可能低，使更多的能量集中到充電部分。8.同時，指示燈的點亮也要接收端來提供電能，同時要滿足充滿指示的要求應(yīng)有電壓比較部分對充電電壓和設(shè)定的充滿電壓進(jìn)行比較。2.2方案比較2.2.1第一種方案2.2.1.1電能發(fā)送部分如圖，無線電能發(fā)送單元的供電電源有兩種:220V交流和24V直流(如汽車電源),由繼電器J選擇。按照交流優(yōu)先的原則,圖中繼電器J的常閉觸點與直流(電池BT1)連接。正常情況下S3處于接通狀態(tài)。當(dāng)有交流供電時,整流濾波后的約26V直流使繼電器J吸合,發(fā)送電路單元便工作于交流供電方式,此時直流電源BT1與電能發(fā)送電路斷開,同時LED1(綠色)發(fā)光顯示這一狀態(tài)。經(jīng)繼電器J選擇的+24V直流電主要為發(fā)射線圈L1供電,此外,經(jīng)IC1(78L12)降壓后為集成電路IC2供電,為保證J的動作不影響發(fā)送電路的穩(wěn)定工作,電容C3的容量不得小于2200uF。電能的無線傳送實際上是通過發(fā)射線圈L1和接收線圈L2的互感作用實現(xiàn)的,這里L(fēng)1與L2構(gòu)成一個無磁芯的變壓器的原、副線圈。為保證足夠的功率和盡可能高的效率,應(yīng)選擇較高的調(diào)制頻率,同時要考慮到器件的高頻特性,經(jīng)實驗選擇1.6MHz較為合適。IC1為CMOS六非門CD4069,這里只用了三個非門,由F1,F2構(gòu)成方波振蕩器,產(chǎn)生約1.6MHz的方波,經(jīng)F3緩沖并整形,得到幅度約11V的方波來激勵VMOS功放管IRF640.足以使其工作在開關(guān)狀態(tài)(丁類),以保證盡可能高的轉(zhuǎn)換效率。對于方波振蕩器，fu=1/(1.4R1C4).1它與L1C8的諧振頻率一致?？蓪4定為100pF,R1待調(diào)。為此將R1暫定為3K,并串入可調(diào)電阻RP1。在諧振狀態(tài),盡管激勵是方波,但L1中的電壓是同頻正弦波。由此可見,這一部分實際上是一個變頻器，它將50Hz的正弦轉(zhuǎn)變成1.6MHz的正弦。2.2.1.2電能接收與充電控制部分正常情況下,接收線圈L2與發(fā)射線圈L1相距不過幾厘米,且接近同軸,此時可獲得較高的傳輸效率。電能接收與充電控制電路單元的原理如圖所示。L2感應(yīng)得到的1.6MHz的正弦電壓有效值約有16V(空載)。經(jīng)橋式整流(由4只1N4148高頻開關(guān)二極管構(gòu)成)和C5濾波,得到約20V的直流。作為充電控制部分的唯一電源。由R4,RP2和TL431構(gòu)成精密參考電壓4.15V(鋰離子電池的充電終止電壓)經(jīng)R12接到運放IC3的同相輸入端3。當(dāng)IC2的反相輸入端2低于4.15V時(充電過程中),IC3輸出的高電位一方面使Q4飽和從而在LED2兩端得到約2V的穩(wěn)定電壓(LED的正向?qū)ň哂蟹€(wěn)壓特性),Q5與R6、R7便據(jù)此構(gòu)成恒流電路I0=（2-0.7）/(R6+R7)。另一方面R5使Q3截止,LED3不亮。當(dāng)電池充滿(略大于4.15V)時,IC3的反相輸入端2略高于4.15V。運放便輸出低電位,此時Q4截止,恒流管Q5因完全得不到偏流而截止,因而停止充電。同時運放輸出的低電位經(jīng)R8使Q3導(dǎo)通,點亮LED3作為充滿狀態(tài)指示。兩種充電模式由R6、R7決定。快充Ic=30mA,此時R7被充電模式選擇開關(guān)SW短路。此時R6=（2-0.7）/0.03=438,慢充(SW斷開)I0=10mA,因而R6+R7=(2-0.7)/0.01=1308,這樣R7=130-43=878。這個非序列值可以在E24序列電阻的標(biāo)稱值為918的電阻中找到,就用918的也行。如果作為產(chǎn)品計,這部分電路應(yīng)當(dāng)盡可能微型化(電流表電壓表只是在實驗品中調(diào)試時用,產(chǎn)品中不需要),最好成為電池的附屬電路。顯然，從電路圖即可看到這個設(shè)計比較復(fù)雜，甚至用到了繼電器。其二，無線電能發(fā)送單元的供電電源有兩種:220V交流和24V直流，但是設(shè)計要求使用12V電源。2.2.2第二種方案2.2.2.1發(fā)射模塊市電經(jīng)過變壓器變壓后得到12V交流電壓，進(jìn)行整流濾波后得到的電壓約為21V的直流電壓，作為主供電電壓。進(jìn)行能量傳輸?shù)碾姶艌龅念l率為1MHz，由L212u發(fā)射電路1SS14接收電路36VGB一塊1MHz的有源晶體模塊產(chǎn)生，晶體模塊用LM317將21V電壓進(jìn)行穩(wěn)壓后得到5V電壓為其供電，從晶體模塊輸出的1MHz信號電壓可以達(dá)到4．8Vpp，所以直接用來推動功率場效應(yīng)管IRF630進(jìn)行諧振放大。電感Ll與電容C1的諧振參數(shù)、改變高頻功率放大電路的諧振電容大小等方面來考慮。2.2.2.2接收模塊本電路的恒流電路由IC1與電阻R2個構(gòu)成，恒流電路的大小有電阻R2組成，R2=1.95V/所需的充電電流（1.95V是LM317的啟控電壓1.25V與二級觀念D1的結(jié)點壓0.7V之和），本電路的充電電流約190mA。恒壓電路由IC2、R3、R4組成，調(diào)節(jié)電壓R3的大小就可以改變恒壓電壓的高低。恒壓調(diào)整：先不接電池，接一只100歐電阻，調(diào)節(jié)R3使得b點的電壓到所需的恒壓值即可。LED做電池接通和充電指示，電池未接入或未接通時LED都不亮；在充電時a、b兩點有2V電壓使LED發(fā)光；電池充到設(shè)定的恒壓值時，充電電流慢慢減小，電路上a、b兩點的電壓也慢慢下降使LED熄滅。2.2.3第三種方案2.2.3.1發(fā)射模塊LM555CM和電阻、電容共同組成了振蕩器，2N222和IRF3205組成了功率放大器，兩者串聯(lián)，實現(xiàn)發(fā)射模塊的基本功能。2.2.3.2接收模塊LM317AH和2.5歐的R3構(gòu)成了恒流電路，LM317AH和IN4007的兩個二極管以及電阻、電感構(gòu)成了恒壓電路。TL431ACD和電阻產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓4.2V。電壓比較器控制指示燈喜愛，兩個二極管分別表示正在充電和充滿電。電路圖左側(cè)的二極管是電源指示燈，接電二極管就發(fā)光。2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)射模塊：振蕩器功率放大器接收模塊充滿指示充電指示產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓恒流電路恒壓電路電源指示充滿指示充電指示產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓恒流電路恒壓電路電源指示2.4具體電路設(shè)計經(jīng)過比較，使用第三種方案，電路簡潔明了，所用的元器件也都比較常見，原理比較簡單而且能實現(xiàn)題目要求。2.4.1方波振蕩發(fā)生器：主要的設(shè)計要點是，利用電容C1的充放電，得到不同的電平，555里面的兩個比較在不同電平間翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而給RS觸發(fā)器提供輸入，從而輸出諧振方波來。接通電源后，輸出假定是高電平，則T截止，電容C充電。充電回路是VCC—R1—R2—C—地，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到2Vcc/3時（TH、端電平大于Vc），輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。Vo是低電平，T導(dǎo)通，C放電，放電回路為C—R2—T—地，按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)下降到Vcc/3時（TH、端電平小于Vc），輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管T截止，電容再次充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得輸出高電平時間T=(R1+R2)Cln2輸出低電平時間T=R2Cln2振蕩周期T=(R1+2R2)Cln2輸出方波的占空比為輸出的頻率=1.44/（R1+2R2）C1實際電路如上圖，為方便調(diào)試將原理圖中的R1，R2用電阻和滑動變阻器的串聯(lián)替代，根據(jù)公式可得最低頻率通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可以改變方波的頻率和占空比。2.4.2推挽式放大器一種功率放大器。由一對參數(shù)相近的晶體管，交替工作在信號的正、負(fù)兩個半周期成一推一挽形式的功率放大器。通常工作在乙類狀態(tài)，兩管集電極電流交替出現(xiàn)并合成在負(fù)載上，輸出功率和效率大于單管功率放大器。電路圖如下圖。2.4.3橋式整流由于D1、D4和D2、D3兩對二極管輪流導(dǎo)通，使得負(fù)載在整個電能信號周期內(nèi)都有電流流過，并且電流流過的方向相同。橋式整流電路得到的波形和全波整流波形圖一樣。但橋式電路中每個二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。通過橋式整流得到的直流電壓不是完美的直線電壓，需要經(jīng)過電容濾波電路進(jìn)行濾波，電路圖如下在焊接電路是整流二極管選擇肖特基二極管SB360，因為其導(dǎo)通壓降較低，約為0.2V，濾波電容選擇3300uf。2.4.4穩(wěn)壓恒流通過橋式整流得到的直流電壓還不太穩(wěn)定，會隨著線圈間位置、發(fā)送端電壓、負(fù)載、系統(tǒng)發(fā)送頻率等因素發(fā)生改變而改變。就需要增加一個直流穩(wěn)壓電路以使直流電壓穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓可以是升壓，也可以是降壓。在本設(shè)計中，為實現(xiàn)充電功能，使用的是降壓。為了使電路簡單可靠，在此使用的是可調(diào)整直流穩(wěn)壓芯片LM317組成的電路。LM317的輸出電壓為1.25V～37V，輸入與輸出的電壓差為3V～40V，輸出電流超過500mA，完全滿足設(shè)計要求。LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。LM317采用T0-3金屬氣密封裝的耗散功率為20W，采用TO-220塑封結(jié)構(gòu)的耗散功率為15W，負(fù)載電流均可達(dá)1.5A，使用時需配適當(dāng)面積的散熱器。由于LM317的ＶREF＝1.25V，其最小壓差為3V，因此輸入電壓ＶI達(dá)4.25V就能正常工作。但應(yīng)注意輸出電流Ｉｏ調(diào)得較大時，輸入電壓ＶI的范圍將減小，超出范圍會進(jìn)入安全保護(hù)區(qū)工作狀態(tài)。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算，Vo=1.25（1+R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。為了電路的穩(wěn)定工作，在一般情況下，還需要接二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電時的高壓把317燒壞。右圖中電路圖如下：則選擇5k的滑動變阻器，方便調(diào)整充電電壓。LM317組成的恒流源結(jié)構(gòu)很簡單，只要外部連接一只電阻，就可以設(shè)計成你所需要的各種電流，基本電路圖如下：由于LM317內(nèi)部有一1.25V的基準(zhǔn)電壓，所以V（OUTPUT-ADJ）=1.25V，Iout=Vref1.25=R1+R2R1+R2電路圖如下：其中電阻R3的值由恒流值決定，根據(jù)公式，500mA恒流值時2.4.5基準(zhǔn)電壓TL431相當(dāng)于可編程齊納二極管，內(nèi)部有2.5V的帶隙基準(zhǔn)二極管、可以用晶體管吸收100MA電流，可用作簡易基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路或恒定電流發(fā)生電路。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設(shè)置到從Verf（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值。右圖是TL431的典型接法，輸出一個固定電壓值，計算公式是：Vout=(R1+R2)*2.5/R2，同時R3的數(shù)值應(yīng)該滿足1mA<(Vcc-Vout)/R3<500mA。電路圖如下：將R1，R2用一10k滑動變阻器代替，可以調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓。2.4.6點燈電路充電指示燈電路由電壓比較器構(gòu)成，將基準(zhǔn)電壓作為參考電壓與充電電壓對比，通過運放的輸出來控制充電指示燈和充滿指示燈的亮滅。電路圖如下：其中運放選擇可單電源供電的LM358。2.4.7元件清單類型參數(shù)數(shù)量電阻100410151014.721k4滑動變阻器100k110k4瓷片電容10n3100n11n210u147n24.7n1電解電容10u13300u1555芯片NE5551三極管8050185501二極管SB36041n50192LM317LM3172排針若干LED紅黃綠若干3制作及調(diào)試過程3.1制作與調(diào)試流程3.1.1電路制作首先對課程設(shè)計的題目進(jìn)行分析，將發(fā)送和接收的電路分為幾個模塊，發(fā)射模塊中包括振蕩電路、功率放大電路。接收模塊中包括恒流恒壓電路、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，比較與指示燈顯示電路。每一塊都通過查找資料、實際操作最后選出幾個比較適合的。確定每一塊電路后，進(jìn)行連接，并在Multism上進(jìn)行仿真與修改。仿真確定沒有錯誤之后開始對電路的焊接，最先制作的是555多諧振蕩部分，將555多諧振蕩部分調(diào)試完畢后，開始制作功率放大部分。焊好之后進(jìn)行檢查與調(diào)試，不斷更改類比于滑動變阻器的阻值等的參數(shù)，保證設(shè)計結(jié)果符合要求。當(dāng)發(fā)送部分制作完畢后，開始制作接收部分，最先制作整流濾波部分電路，在測試整流效果良好后開始制作恒流限壓電路，經(jīng)測試恒流限壓部分滿足題目基本要求后，開始制作發(fā)揮部分的指示燈電路。電路全部制作完畢后對電路進(jìn)行整體的調(diào)試。3.1.1電路調(diào)試1.基本部分（1）接收器工作指示要求：接受器接收到能量后用發(fā)光二極管指示。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。接收線圈靠近發(fā)射線圈時（距離和角度不限），觀察接收器工作指示燈是否點亮。（2）接收器恒壓功能要求：當(dāng)接收器不接負(fù)載時輸出電壓為4.2V±0.1V。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。在接收器不接任何負(fù)載條件下，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈并固定不動時（距離和角度不限），測量接收器輸出電壓是否為4.2V±0.1V。輕微移動接收線圈時，測量該電壓應(yīng)保持在4.2V±0.1V范圍內(nèi)。（3）接收器恒流功能要求：接收器帶載條件下，當(dāng)輸出電壓在0~4VDC變化時輸出電流穩(wěn)定在10mA或大于10mA（當(dāng)滿足發(fā)揮部分時，可直接得分），要求恒流誤差小于5mA（兩線圈距離和角度不限）。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流值是否大于10mA及是否滿足恒流誤差要求。備注：恒流測量時可用5.5V/1F的電容模擬電池。2.發(fā)揮部分（1）充電指示要求：當(dāng)接收器給負(fù)載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當(dāng)接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流充電階段充電指示燈是否點亮；測量當(dāng)恒流充電電流減小后充滿指示燈是否點亮。（2）擴(kuò)大充電電流要求：盡可能提高恒流充電電流。測試方法：當(dāng)接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量所能達(dá)到的最大恒流指標(biāo)，要求恒流誤差小于5mA，充滿后輸出電壓為4.1~4.2VDC。3.2遇到的問題與解決方法1.問題：線圈兩端沒有波形原因：方波輸出部分與功率放大器的輸入部分焊接過程中沒有連接在一起。2.問題：充電過程中，充滿的指示燈很快就開始亮，盡管負(fù)載兩端電壓并沒有4.2V。原因：基準(zhǔn)電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓較低。3.問題：充電指示燈與充滿指示燈同時亮。原因：原來的接收模塊中有使用8550三極管，三極管因為它本身的構(gòu)造，任意兩端的電壓都是連續(xù)變化的，逐漸升高或者降低。所以，存在一種情況，使得充電指示燈和充滿指示燈兩端的電壓均達(dá)到規(guī)定，充電指示燈與充滿指示燈同時亮。4系統(tǒng)測試4.1測試方法1.基本部分（1）接收器工作指示測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。接收線圈靠近發(fā)射線圈時（距離和角度不限），觀察接收器工作指示燈是否點亮。如圖所示，我們的電路中可以實現(xiàn)電源指示，當(dāng)接12V電源時，綠色的電源指示燈就會亮。萬用表使用的是電流檔，測的是電流經(jīng)過LM317恒流單元模塊的電流，穩(wěn)定在136mA附近。（2）接收器恒壓功能測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。在接收器不接任何負(fù)載條件下，當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈并固定不動時（距離和角度不限），測量接收器輸出電壓是否為4.2V±0.1V。輕微移動接收線圈時，測量該電壓應(yīng)保持在4.2V±0.1V范圍內(nèi)。測試結(jié)果：如圖，萬用表為電壓檔，測量的是接收器的輸出電壓，示數(shù)穩(wěn)定在4.1V-4.3V附近。將接收線圈和發(fā)射線圈分離一小段距離，仍然能保持在4.1V-4.3V附近，電路的恒壓功能較為穩(wěn)定。（3）接收器恒流功能測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流值是否大于10mA及是否滿足恒流誤差要求。恒流測量時可用5.5V/1F的電容模擬電池。測試結(jié)果：萬用表使用的是電流檔，測的是電流經(jīng)過LM317恒流單元模塊的電流，穩(wěn)定在136mA附近。（3）方波產(chǎn)生測試方法：給555芯片供上12V的電壓，將示波器的線接在振蕩電路輸出端，觀察示波器的圖形。測試結(jié)果：如右圖，示波器上顯示出方波，雖然不是特別標(biāo)準(zhǔn)的方波。2.發(fā)揮部分（1）充電指示要求：當(dāng)接收器給負(fù)載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。測試方法：發(fā)射器采用12V直流供電。當(dāng)接收器線圈靠近發(fā)射器線圈時（距離和角度不限），測量恒流充電階段充電指示燈是否點亮；測量當(dāng)恒流充電電流減小后充滿指示燈是否點亮。測試結(jié)果：如圖，當(dāng)負(fù)載電壓小于4.2V時顯示紅燈，充滿電則顯示為紅燈。紅燈綠燈對比比較明顯。負(fù)載兩端電壓未達(dá)到4.2V，未充滿電，顯示紅燈負(fù)載兩端電壓達(dá)到4.2V，充滿電，顯示綠燈4.2測試數(shù)據(jù)測量次數(shù)第一次第二次第三次第四次不接負(fù)載輸出電壓4.24V4.23V4.24V4.24V接負(fù)載輸出電流136.9mA136.7mA136.7mA136.8mA電源指示亮亮亮亮充電指示亮亮亮亮充滿指示亮亮亮亮能按照要求重點的最大線圈距離1.3cm1.2cm1.5cm1.4cm方波的頻率179KHz180KHz179KHz180KHz數(shù)據(jù)分析和結(jié)論對比可知，測試得到的數(shù)據(jù)與實驗要求幾乎保持一致。發(fā)射器采用12V直流單電源供電，接收器供電只能來自耦合線圈。接收器對負(fù)載充電，接收器接收到能量后用發(fā)光二極管指示。接收器不接負(fù)載時輸出電壓4.2V（誤差在正負(fù)0.1V）。接收器帶載條件下，當(dāng)輸出電壓在0~4VDC變化時，輸出電流穩(wěn)定在10mA或者更大，要求恒流誤差小于5mA。當(dāng)接收器給負(fù)載充電時，充電指示燈亮；充滿后，充滿指示燈亮。充電電流現(xiàn)在穩(wěn)定在170mA附近，