无线电源控制系统
随着无线充电设备的上市，无线电源技术作为一种新兴的电源技术已经走入
我们的生活。顾名思义，无线电源即无需电源线就可为移动设备充电的装置，解
决了用电设备在传统电源的复杂电线中穿梭的问题。 HM000053
本文先分析无线电源的各种方案的优缺点，设计并实现了应用电磁感应原理
技术的微距无线电源控制系统，也通过相关的测试数据来验证电路的功能并论证
电源相关参数。该系统可分为发射电路和接收电路两大模块。发射电路主要应用
了开关电源技术、多谐振荡技术、LC 振荡技术、互感技术等，其中，开关电源模
块将市电输入降为直流低压然后为后期振荡电路供电，并附有一定的过流和过压
保护电路，振荡电路能量通过电磁感应原理以一定的效率转化为接收电路的能量。
接收电路则主要应用了开关电源 DC-DC 技术将接收的电压稳定为一定值输出，
DC-DC 技术使得接收电路的稳定性和安全性有所提高。
该微距无线电源具有小型化、简单化、可靠性、实用性等特点，它利用开关
电源技术来优化电路这一点，是很有参考价值的。
关键词：开关电源技术；多谐振荡；LC 振荡；互感；
开关电源技术 查看完整请+Q:351916072获取
开关电源技术之所以应用如此广泛，是因为开关电源的结构中没有笨重的变
压器和散热片，体积非常小。同时，开关电源内部都是电子元件，效率高、发热
小。虽然它有电磁干扰等缺点，但在制备比较完善的开关电源中，它们的抗电磁
干扰能力和屏蔽技术还是非常让人满意的。
从广义上来说，凡是采用半导体功率开关器件作为开关管，通过高频波形对
开关管进行开通与关断控制，将电能形态进行转换的装置，就叫做开关转换器。
以开关转换器为主要组成部分，并运用闭环控制来输出稳定电压，并在电路中加
入了保护环节的电源叫做开关电源。
开关电源是现代电子电器和电子设备的心脏与动力。输出电压和输出功率、
开关频率、噪声和带载时参数的变化等是开关电源特性的标志参数。在同一参数
要求下，还需要考虑体积、重量、外观尺寸、可靠性、电磁干扰等性能指标。
. 1. 开关电源结构
图 2.1 通用高频开关电源的基本电路原理框图
图 2.1 所示的通用高频开环电源的电路框图，它由以下三个模块组成：一是输
入市电整流滤波电路，其作用是将市电输入的交流电压转换成直流电压 Vdc；二是
开关电源主要组成部分，其作用是将 Vdc 转换成另一种稳定直流电压 Vo；三是检
测电路，其作用是通过 R1、R2 组成的分压电路对 Vo 进行分压取样，并通过误差
放大器与 Vref 进行比较，得到误差电压并通过脉宽调制器与锯齿电压比较，得到
矩形脉冲波列，然后对转换器进行控制，从而达到稳压效果；另外，一般此类开
关电源电路还有一个模块是保护电路，其目的是为了保护开关电源安全工作的。
. 2. 开关电源原理
开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换，而且开关电源
的工作过程相当容易理解。在线性电源中，它是让功率晶体管工作在放大状态，
与线性电源不同的是，开关电源是让功率晶体管工作在饱和或关断的状态，在这
两种状态中，加在功率晶体管上的伏安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流
大；关断时，电压高，电流小），功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所
产生的损耗，故损耗非常小。
图 2.2 开关电源伯特图(相位裕度、增益裕度)
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，
其幅值就可以通过变压器来升高或降低，通过增加变压器的二次绕组数就可以增
加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就能得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很
类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调
节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管
之前要经过一个电压－脉冲宽度转换单元。
. 3. 开关电源种类
开关电源按电能形态转换方式分类，可分为四种。AC-DC 转换：将交流电压
转换成某一数值的直流电压；DC-DC 转换：将某一定范围的直流电压转换成某一
数值或某一定范围的直流电压；DC-AC 转换：将直流电压转换成某种波形或某一
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ABSTRACT II
第 第 1 章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究现状 2
1.3 本章小结 4
第 第 2 章 微距无线电源的关键技术 5
2.1 开关电源技术 5
2.2 多谐振荡器 8
2.3 LC 振荡技术 13
2.4 互感技术 15
2.5 本章小结 15
第 第 3 章 微距无线电源的设计与实现 17
3.1 发射电路的设计与实现 17
3.1.1 AC-DC 模块设计与实现 17
3.1.2 AC-DC 单元电路参数设计 19
3.1.3 555 多谐振荡器 25
3.1.4 LC 振荡参数设计 26
3.1.5 存在问题与解决措施 26
3.2 接收电路的设计与实现 17
3.2.1 DC-DC 单元硬件设计与实现 27
322 DC-DC 单元硬件设计参数 29
323 存在问题与解决措施 32
33 本章小结 33
第 第 4 章 系统测试与分析 34
41 系统的实际测试与数据分析33
42 存在问题与解决措施36
43 本章小结37
第 第 5 章 总结与展望38
51 本文总结 38
52 技术展望 38
参考文献41
致谢42
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