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基于IDT的无线电能传输系统设计

本团队基于IDT无线无线充电套件原理,进行重新设计,实现多负载无线充电,并且能够一充多,扩展充电平台,为无线充电的应用提供了更好的应用场景。制作出的多负载谐振式无线充电平台有以下几点创新点: (1)多负载,可拓展,任意移动。(2)安全性高。(3)高效率低损耗。(4)智能化。 肯请各位指导老师指点。(本项目采用的是IDT 15W无线充电开发套件,因为通讯协议修改复杂,鉴于时间及技术问题,目前只进行了核心功率传输部分改进)

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项目简介
本团队基于IDT无线无线充电套件原理,进行重新设计,实现多负载无线充电,并且能够一充多,扩展充电平台,为无线充电的应用提供了更好的应用场景。制作出的多负载谐振式无线充电平台有以下几点创新点: (1)多负载,可拓展,任意移动。(2)安全性高。(3)高效率低损耗。(4)智能化。 肯请各位指导老师指点。(本项目采用的是IDT 15W无线充电开发套件,因为通讯协议修改复杂,鉴于时间及技术问题,目前只进行了核心功率传输部分改进)
硬件说明


IDT公司在无线充电领域具有强大的实力,其产品用于三星最新一代手机中,得到了广泛的应用验证。很荣幸能够得到该公司最新的15W无线充电模块。本项目基于该模块基础原理,进行了大量的电路、线圈再设计。为便于从结构上较为直观的对比多负载无线电能传输系统与传统的单负载无线电能传输系统区别,本节首先对传统的单负载无线电能传输系统的工作结构及原理进行简单的介绍。                                                

IMG_20170906_085531.jpgQQ图片20171030223423.jpg

1-3-1 IDT单负载15W WPT系统图

一种常见的传统的单负载无线电能传输系统主要包括由原边能量发射机构和副边能量拾取与变换机构:原边能量发射机构可由功率因素校正电路、高频逆变电路、原边谐振补偿电路及原边磁能发射线圈组成,该部分主要负责将市电转换为高频交流电,以提高整个系统在空中的磁场强度来增强系统的功率传输能力,而副边磁能拾取线圈、副边谐振补偿电路、整流电路、功率调节电路及负载构成副边能量拾取与变换机构,该部分主要负责通过副边线圈拾取空气中原边磁能线圈发射的高频能量后经过电能转换为负载无线供电,其中原副边磁能线圈之间是采用松磁场耦合连接,原边磁能发射线圈和副边磁能拾取线圈组成一个松耦合变压器,且系统中原副边线圈之间可以根据其应用环境的不同保持相对静止、相对转动或相对滑动,常用的原副边线圈的形状相应地可体现为导轨型、平面螺旋型、螺线管型、六边型、四边型等。此外在选择与设计松耦合变压器时,为了通过增强原副边磁能线圈的耦合程度从而提高无线电能传输 系统的功率传输能力,目前常采用的主要有两种基本的方法:一方面通过改进原副边线圈的结构来提高其耦合系数,如增加磁芯或采用多层线圈结构;一方面通过对系统相关参数优化提高功率传输能力,减少系统损耗。通过实际上电实验,发现该样机在输入12V可以实现15W输出,但是仍旧有一定的发热等问题,针对该样机的详细测评将在之后进行。

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IDT 15w无线充电套件电路图

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最新的15w套件采用s/sp补偿网络,零相位角输入,mos作为整流开关更加降低了整流损耗,所以整机效率较高。

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              本次参赛作品核心PCB硬件图,包括单片机控制、150kHz高频逆变、采样、蓝牙通讯、短路反接保护等等功能

 

软件说明

 

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    微信公众号                             搜索充电站界面                 微信公众号主界面

采用GPS+蓝牙Ibeacon+定位搜站,充分发挥电子设备的智能化,不用装app,仅仅关注微信公众号即可定位搜索到最近的无线充电平台。    

      IBEACON技术能够让用户摇一摇就找到附近的充电站,微信公众号采用小程序,做出类似滴滴打车功能,实现随时随地找到最近的无线充电站,为商业应用提供充分的技术支持。由于app耗电且需要安装,不能体现轻松自由充电,故未制作app。

捕获.JPG

基础多负载位置寻优算法框图,采用DSP进行编程

    无线充电系统的软件设计尽量简单人性化,考虑到真实的用户需求,所以我们没有制作app等上位机平台,目的是为了让技术真正地方便大家,用一充多/自由充,真正地让大家体会到无线充电的意义所在,让人们使用科技但是忘却科技,极简设计,放上即冲,摆放位置更加自由。而不是像以往的Qi产品,必须精准摆放在特定位置一充一。

演示效果

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                                                                 应用场景示意图


    只需要将电子设备放在具有无线充电范围的桌面上即可实现充电。如果成为产品,应用于公交车站、餐饮店、各种会议桌,大家可以在吃饭、等公交、等火车飞机的途中实现隔离式的安全无线充电,不需要担心传统电源的电火花击穿、USB线信息泄露等安全问题,同时电子设备也可以更好地做到密封,达到更高等级的防水等级,尤其像电动牙刷、电动剃须刀、手机等可能需要在潮湿环境中应用的产品最为适合。


感谢各位评委老师的评审!感谢实力强悍的IDT公司以及电子发烧友对项目的大力支持!


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