【摘 要】
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无线充电技术相比较于传统的有线充电方式,具有充电更灵活、更可靠和更安全等优点,在一些易爆炸的矿井、水下环境以及植入式医疗设备的体外供能等特殊场合具有有线充电无可比拟
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无线充电技术相比较于传统的有线充电方式,具有充电更灵活、更可靠和更安全等优点,在一些易爆炸的矿井、水下环境以及植入式医疗设备的体外供能等特殊场合具有有线充电无可比拟的优势。市面上成熟的无线充电产品主要给单个便携式设备进行无线充电,考虑到产品的易用性,必须将无线充电技术推广到2个及以上的多个便携式设备的充电情况,还需考虑充电时摆放位置的自由性。本文对多负载无线充电系统进行了研究,提出一种基于脉冲波检测的多负载无线充电器的设计,并制作了一个可以用于两部手机同时充电的实物样机,其充电具有更大的空间位置自由性。 本文首先以方形螺旋平面线圈为例,给出了原副边线圈间耦合效率的计算公式,使用MATLAB和HFSS电磁场仿真软件分析了线圈的结构参数、线圈间位置偏移对耦合效率的影响,并以双负载无线充电系统为例分析了互感对系统充电性能的影响。然后对影响系统传输效率的电容补偿电路、逆变电路和软开关电路进行了分析与仿真验证。最后,结合上述理论,设计了一个可以带两个负载的无线充电器。 在系统的原副边线圈的选取上,使用HFSS对原边线圈结构做了磁场仿真分析,其磁场分布近似均匀,并利用Protel DXP中的宏功能模块开发一个PSC线圈绘制程序。在系统硬件设计上,重点介绍了原副边补偿电容参数的计算、高频全桥逆变电路、无线接收模块电路和信号解调电路的设计。在系统软件设计上,提出一种基于脉冲检测的负载检测控制方法,采用施加脉冲检测波的方式对线圈进行扫描,以识别负载状态,从而根据负载的情况切换工作状态,以实现待机功耗的降低和系统效率的提高。测试结果表明:带单个负载的充电效率可达70%,带两个负载的充电效率为50%以上,待机功耗仅为0.2W,验证了该带负载识别的多负载无线充电系统方案的可行性。
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