MOS管无线电能传输装置设计+电路图(2)
1.2系统总体思路
图1-1就是本次设计的逻辑框图：
图1-1 系统整体逻辑框图
在系统工作时，输入端加载15 V的电压U1，调整发射端和接收端的线圈两者的位置，使得发射两个线圈之间的位置相距达到10厘米的最低要求，调节电路中元器件，使得输入端电流I1在1安以下。接收端的输出电压U2要超过8伏，并且接收端在经过电能变换后的总电流I2为0.5安，在接收端负载两个1 W的串联的白色的LED灯，LED灯要能够点亮。
由图1-1可知，发射线圈和接收线圈会产生磁耦合谐振的物理现象。高频交流电源经过驱动电路以及谐振补偿电容的变换，最后通过发射端线圈，组成了发射端电路，能量通过接收端线圈，在谐振补偿电容以及其他电路作用下到达负载端，形成了接收端电路。系统正常工作时要保证发射端线圈和接收端线圈这两个线圈的电感和电容参数一致相等，满足这些条件下，能量便在发射端线圈和接收端线圈的谐振器进行传输，而此时发射端线圈和接收端线圈两个线圈之间的相对距离长短直接反应了能量在这个系统中的传输能力大小。
在系统正常工作的情况下，因为发射端电路在高频交流电压源下工作，所以线圈就会被一个交替变化的磁场包围，磁耦合谐振定律告诉我们，如果要实现磁场在两个线圈间实现无线式的传输的目标，这就要求两个线圈之间产生谐振的物理现象，产生谐振的条件是当发射端产生磁场时，系统中两个线圈，即发射端线圈与接收端线圈的自身频率要和磁场的变化频率保持一致。当两个LC线圈发生谐振作用时，通常情况下，如果两者之间分开一定的间隔就可以产生弱耦合效应，当两个线圈的固有频率相等时，那么它们之间就可以产生电磁谐振，它们之间就可以构成一个电磁谐振系统，同样的道理，这个谐振系统也可以加入很多个只要是在这个范围以内的LC谐振线圈，照旧可以产生电磁谐振。
1.3系统方案论证与选择
1.3.1驱动电路选择
方案一：555驱动电路。555驱动电路可以使得电路发生等待延迟，也可以产生信号的振荡作用，所以它在波形的产生和变换等各种领域都有所应用。
方案二：MOS管驱动电路。这个驱动电路在回路中充当的就是给电容提供电能和释放电能的角色。MOS管用栅极和源极之间的电压来控制漏极电流，所以栅极驱动基本不需要电流，使用效率高。在MOS管内部有栅极电容，电路刚开启时通过电容的瞬时电流相对较大，由于当中内置的保护二极管，并不会导致其击穿崩溃。故采用MOS管驱动。
1.3.2整流方式的选择
方案一：二极管半波整流。二极管具有单向导通性，具有单一方向的脉动特性，适用于整流电流小的电路，当二极管两端输入直流电源时，该回路不能完成放电过程，负载上的电压只是一个只有正半周没有负半周的电压，得到的整流电压交流分量大，输入电压经过其作用后只能得到比较微小的输出电压，这样的电压低转化率的电路不能够达到本设计的目标。
方案二：桥式整流。这种电路就是运用4个二极管搭成电桥的方式来整流。桥式整流电路和半波整流电路在变压器副边电压大小一致的情况下，虽然两种方法的电路中使用的二极管各项性能参数都是一样的，但是输出结果却是不同的，二极管半波整流电路的输出电压是桥式整流电路的输出电压1/2[2]，变压器利用率更高，也能够很方便地通过它获得正负电压源桥式整流电路的输出端电压始终为正，巧妙地把正弦信号下半部分的周期也运用到电路中，其综合输出电压值几乎可以接近输入信号的电压，远远优于半波整流电路选择。