目錄
一、恒功率充電設計原理
二、硬體設計
三、軟體設計
四、無線充電測驗
1.測驗器件清單
2.測驗接線圖
3.測驗方案
4.測驗結果
5備注
五、說明
恒功率套件圖：
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恒功率測驗視頻
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一、恒功率充電設計原理
參考卓晴老師推文“如何把大象裝進冰箱”等多篇無線充電相關文章以及15屆節能組參賽隊伍恒功率設計方案，
1系統整體設計
恒功率充電系統整體框圖如圖1所示，主要由硬體和軟體兩部分組成，硬體中恒功率板上電壓采集使用一個電阻分壓網路；電流采集由采集電阻+AD8217電流檢測芯片組成，控制演算法中，使用PID+前饋控制，首先使用TC264內部ADC采集電壓電流，計算出當前充電功率，將設定功率值與當前充電功率比較，得到誤差，使用PID調節器計算出結果，將結果使用前饋控制計算得到當前輸出電壓值，轉換為對應PWM輸出至Buck半橋控制，
圖1 系統整體框圖
2.恒功率充電原理
能量：
(1)
在恒功率充電程序中，保持P不變，隨著充電進行，t變化，控制V的變化滿足公式（1），即可實作恒功率充電，此為前饋控制，實際除錯中，受外界干擾及其他影響，很難通過公式（1）實作，采集實際功率P，通過PID演算法，可以實時調節功率，達到恒功率，本方案使用前饋控制+PID控制實作，對電壓的控制，使用buck電路，通過調節占空比調節電壓V，
二、硬體設計
圖2 恒功率控制板硬體整體框架
恒功率控制板硬體整體框架如圖2所示，
三、軟體設計
圖3 軟體流程圖
軟體流程圖如圖3所示.
四、無線充電測驗
1.測驗器件清單
表1 測驗器件清單
| 序號 | 器件 | 作用 | 規格 |
| 1 | 龍邱信標無線充電發射器一整套 | 無線充電發射 | 標準比賽用信標，電壓24V,限制電流3A |
| 2 | 接收線圈 | 無線充電接收端 | 約30-31uH，外徑約20cm，內徑17cm， |
| 3 | LC串聯諧振電容 | LC諧振 | 36.5nF，100V以上耐壓 |
| 4 | 恒功率充電套件-全橋整流部分 | 整流 | 全橋整流 |
| 5 | 恒功率充電套件-恒功率部分 | 恒功率控制 | buck半橋 |
| 6 | TC264主板及核心板 | 軟體控制 | 博特主板和逐飛核心板 |
| 7 | 超級電容組 | 儲存能量 | 10F2.7V 5串（RoSH） |
| 10F2.7V 5串（HCCCAP） | |||
| 10F3.0V 5串（HCCCAP） | |||
| 10F2.7V 4串（KAMCAP） | |||
| 20F2.7V 5串（ZNP） |
測驗清單如表1所示，測驗代碼為demo工程，
2.測驗接線圖
圖2 接線圖
3.測驗方案
線圈位置，整流后電壓大于32V，
完整的無線充電程序，比賽用標準信標燈發射功率，接收端使用發射端相同線圈接收功率，使用LC串聯諧振接收，匹配諧振頻率在150KHz，得到36.5nF（多個電容并聯）的電容，經過恒功率充電套件-全橋整流部分整流，得到直流量，輸入進恒功率部分，使用逐飛TC264核心板和博特電子學習主板控制恒功率板，設定恒功率功率為58W，對超級電容組進行充電，
當觸發發射器發送時，開始計時，將電容充電至12V左右（單片機測量，串口列印輸出）時結束充電并停止計時，得到計時時間（單片機測量，串口列印輸出），
4.測驗結果
表2 無線充電測驗結果
| 序號 | 電容規格 | 電容容量/F | 終止電壓/V | 充電時間/s |
| 1 | 10F2.7V 5串（RoSH） | 2 | 12 | 3.07 |
| 2 | 10F2.7V 5串（HCCCAP） | 2 | 12 | 3.45 |
| 3 | 10F3.0V 5串（HCCCAP） | 2 | 12 | 3.15 |
| 4 | 10F2.7V 4串（KAMCAP） | 2 | 12 | 3.37 |
| 5 | 20F2.7V 5串（ZNP） | 4 | 12 | 5.38 |
測驗結果如表2所示，測驗結果表明，當本恒功率方案，接收輸入進2F超級電容，充電電壓12V，充電時間在4s以內，接收輸入進4F超級電容，充電電壓12V，充電時間在6s以內，
序號1電容測驗程序曲線分別如圖2所示，經過約0.5s后，充電功率穩定在58W左右，
圖2 1號電容測驗程序曲線
5.備注
1）萬用表和ADC測量電壓在充電結束瞬間，電壓值會下降，原因暫時不清楚，但是還是按12V的電壓來計算平均功率效率，不同電容下降不同：
1號電容從12->11.1V；
2號電容從12->10.4V；
3號電容從12->10.3V；
4號電容從12->10.4V；
5號電容從12->11.2V，
2）4款10F電容的充電時間有差異，受不同廠家的材質、電容容量誤差和測量誤差等，會有些許誤差，
五、說明
1）規則說明，接收端功率50W左右，是按發射器限制72W，效率假設為60%左右時，接收功率大約是50W來規定的，但實際上在整流接收后，使用儀器測驗最大輸出功率可以達到接近60W，因此本測驗設定58W，在合理范圍，
2）接收端150KHz諧振配置，首先接收電壓較大，因此需要耐壓值高，且容值不易變化的C0G或者NP0材質電容，使用LCR電橋測量（盡量選擇接近150KHz的量程測量）線圈的電感值（注意遠離其他線圈，防止互感），通過串聯諧振公式計算出對應電容值，使用電容并聯（即容值相加），測量并聯后的容值，進行微調，得到想要的諧振頻率，除錯經驗：無需完全的匹配（諧振頻率150KHz上下3KHz左右）即可達到最大功率，例：本套件測驗中，使用的是31uH線圈，配置后電容值36.5nF（22+5.6+5.6+3.3），諧振頻率149.6KHz，
3）關于線圈以及位置，
問：為何不選用小線圈，而是大線圈？
答：1.小線圈的接收功率（效率）沒大線圈高，大線圈可達60W，小線圈只能50W左右，
2.小線圈整流后電壓低（十幾V），在恒功率充電中需要有降壓穩壓電路穩壓至12V給buck半橋驅動供電，充電時電壓會降低，當輸入電壓低于芯片要求時，驅動無法正常供電，
問：線圈位置要如何才行？
答：一般線圈位置決定了整流后電壓值，所以電壓值合適，就可以達到最大功率，在測驗方案中的龍邱線圈，電壓值達到32V以上，便可以使用，若達不到，可自行實驗最低功率，例：接收后電壓值32V，可設定58W的功率，
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