非接触式手机充电平台的设计

论文摘要

非接触式电能传输作为一种新型的能量传输方式,近年来受到了广泛的关注。作为其中的一个典型应用,手机等消费类电子设备的非接触式充电平台的设计吸引了较多的研究机构和公司。非接触式手机充电平台可以摆脱传统的束缚,具有较好的应用前景。本文对应用于手机充电平台的感应耦合电能传输系统进行了研究分析。首先对感应耦合电能传输系统中的高频逆变和谐振变换部分拓扑结构进行了分析,并对松散耦合变压器的补偿拓扑结构进行研究。在此基础上,给出了单负载和多负载条件下非接触式手机充电平台系统的建模分析,包括线性负载和整流桥负载两种情况,并以线性负载情况为例研究电路参数变化对系统电压增益的影响。基于分析研究给出了一种基于电压增益的系统参数设计方法,并进行了实验研究。松散耦合变压器作为非接触式充电平台中的重要元件,变压器原边线圈的结构影响到充电平台上方的磁场分布。文中对松散耦合变压器原边线圈结构及磁场分布情况进行了分析研究,构建了实际的手机充电平台,并进行了仿真和实验研究。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 非接触式手机充电平台的研究现状
• 1.3 非接触式手机充电平台技术中的关键点
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 非接触式手机充电平台拓扑结构的研究
• 2.1 逆变拓扑结构
• 2.1.1 全桥逆变拓扑结构
• 2.1.2 半桥逆变拓扑结构
• 2.2 谐振变换器
• 2.2.1 串联谐振变换器
• 2.2.2 并联谐振变换器
• 2.3 补偿拓扑研究
• 2.3.1 单边补偿拓扑
• 2.3.2 双边补偿拓扑
• 第三章 单负载时非接触式手机充电平台系统的建模分析
• 3.1 线性负载时系统的建模
• 3.1.1 松散耦合变压器模型分析
• 3.1.2 基于变压器互感等效模型的线性负载系统建模分析
• 3.2 整流桥负载时系统的建模
• 3.2.1 整流桥负载的交流等效电阻
• 3.2.2 基于变压器互感等效模型的整流桥负载系统建模分析
• 3.3 系统特性的分析和基于电压传输特性的参数设计方法
• 3.3.1 负载品质因数Q
• 3.3.2 变压器耦合系数k
• 3.3.3 变压器有效匝比n
• 3.3.4 原、副边补偿电容比率α
• 3.4 基于电压增益的单负载系统参数设计方法
• 3.5 实验结果分析
• 3.6 小结
• 第四章 多负载时非接触式手机充电平台系统的建模分析
• 4.1 松散耦合变压器研究
• 4.1.1 松散耦合变压器结构探讨
• 4.1.2 非接触式充电平台磁场分布情况研究
• 4.2 多负载系统的建模分析
• 4.2.1 线性负载时系统的建模分析
• 4.2.2 整流桥负载时系统的建模分析
• 4.3 多负载系统电压传输特性分析
• 4.3.1 负载个数m的影响
• 4.3.2 负载品质因数Q的影响
• 4.3.3 变压器耦合系数k的影响
• 4.3.4 变压器有效匝比n的影响
• 4.3.5 原、副边补偿电容比率α的影响
• 4.4 系统参数设计
• 4.5 实验结果及分析
• 第五章 非接触式手机充电平台的应用
• 5.1 系统的构建
• 5.1.1 过零比较器
• 5.1.2 波形整形电路
• 5.1.3 锁相电路
• 5.1.4 相位补偿电路
• 5.1.5 PWM驱动电路及死区产生电路
• 5.1.6 非接触式手机充电平台电路原理图
• 5.2 手机充电平台中变压器结构及磁场分布情况
• 5.3 电路工作过程分析
• 5.4 实验结果及分析
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表和录用的论文