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多种无线充电模块电子电路设计组合

TOP1 选用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器   选用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器的监测操控中心,通过开关挑选充电的速度,完成快速…

TOP1 选用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器

  选用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器的监测操控中心,通过开关挑选充电的速度,完成快速充电和常态充电功用,电能充溢后给出充溢提示且主动中止充电。无线充电体系首要选用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合完成能量的传递。体系作业时输入端将沟通市电经全桥整流电路变换成直流电,或用24V直流电端直接为体系供电。当接纳线圈与发射线圈挨近时,在接纳线圈中发生感生电压,当接纳线圈回路的谐振频率与发射频率相一起发生谐振,电压达最大值,具有最好的能量传输作用。通过2个电感线圈耦合能量,次级线圈输出的电流经承受转化电路改变成直流电为电池充电。交直流输入选用单刀双闸继电器,沟通上电常开闭合,常闭翻开完成沟通优先,沟通断电继电器断电, 常闭闭合,完成主动切换。在切换时,时刻很短,C1可供应必定时刻的电量,能够完成不断电切换,不影响充电。

  

  发射电路:由振动信号发生器和谐振功率扩大器两部分组成。选用NE555构成振动频率约为510KHZ信号发生器,为功放电路供应鼓励信号;谐振功率扩大器由LC并联谐振回路和开关管IRF840构成。振动线圈按要求用直径为0.80mm的漆包线密绕20圈,直径约为6.5cm,实测电感值约为 142uH,当谐振在510KHZ时,与其并联的电容C5、C6约为680p,可用470pF的固定,电容并联一个200PF的可调电容,可便利调理谐振频率。 大功率管TRF840最大电流为8A、彻底敞开时内阻为0.85欧,管子发热量大,所以需求加装散热片。当功率扩大器的选频回路的谐振频率与鼓励信号频率相一起,功率扩大器发生谐振,此刻线圈中的电压和电流达最大值,然后发生最大的交变电磁场。当接纳线圈与发射线圈挨近时,在接纳线圈中发生感生电压,当接纳线圈回路的谐振频率与发射频率相一起发生谐振,电压达最大值。实际上,发射线圈回路与接纳线圈回路均处于谐振状况时,具有最好的能量传输作用。

  振动信号发生器:

  

  谐振功率扩大器:

  

  接纳电路:电能通过线圈接纳后,高频沟通电压经快速二极1N4148进行全波整流,3300F的电容滤波, 再用5.1V稳压二极管稳压,输出直流电为充电器供应较为安稳的作业电压。由于Uc(t)= 1 C ∫i(t)dt, 为了精确操控充电时刻,咱们在规划中选用恒流充电的办法,能够确保充电电流大致为一常数I,上述电容电压与时刻的联系可表明为:Uc(t)= I C t。依据题设要求,充电时刻应满意快充小于30S, 慢充操控在120±20S,计算出快充、慢充所需电流巨细快I1、慢I2分别为:I1=22000μF&TImes;3V/30S≈2.2mAI2=22000μF&TImes;3V/120S≈0.55mA ,二极管D1、D2的导通电压根本不变,故可作为电压基准,约为1.4V。各电压联系为:UR+UEB=UD1+UD2≈1.4V

  

 
  TOP2 依据NE555D芯片无线充电模块电路

  体系模块

  无线充电器使用电磁感应原理。通过NE555D芯片发生一个36.7K的脉冲频率(由于通过调试在36.7K频率时,功率到达最高),IRFP460功率扩大,使发射线圈发生磁场,当接纳线圈挨近时,发生感应电流,通过全波整流和稳压,得到负载 (手机)所需求的充电电压和电流。发射线圈的电流会跟着感应负载的添加而增大,通过运放把0.33欧的负载电压23倍扩大,再通过1N4148整流滤波得到电压U1与基准源Uo比较。充电时,U1大于Uo七彩灯闪亮,表明正在充电;空负载或充溢电时,U1小于Uo,绿灯亮,若10秒钟后没有感应负载,主动断电;按一下复位键则充电器重新启动。

  

  详细电路剖析如下:

  1 NE555D脉冲发生器模块 依据T=(R1+Rp)C1,f=1/T,调理RP使NE555D输出一个36.7KHZ的脉冲频率。

  2 功率扩大及无线发射模块

  首要把NE555D发生的一个36.7KHZ的脉冲功率扩大,经发射线圈发射出去。当脉冲为高电平时,Q12栅极为高电平,Q12导通,此刻Q8饱满,Uceq电压只要0.67V,经D10-4148后Q1栅极电压为0,Q1截止。当脉冲为低电平时,Q8、Q12一起截止,电流直接由R16 D10 Q1,Q1导通。整个过程中Q1与Q12均以一开一关的方法作业。

  3 感应线圈模块 当感应线圈挨近发射线圈时,就会发生感应电流,通过全波整流后,依据不同的电子产品的充电电压,可挑选不同的稳压二极管稳压,再经三极管Q100扩大电流后供应不同电子产品充电。

4 充电检测模块 当有感应负载时,R20(0.33欧)电阻上的电压会增大,经运放U2A扩大A=1+R5/R6=23倍后,电压改变显着,再通过1N4148整流滤波,得电压U1与基准源U。比较,此刻U1>U。,运放输出Ui为高电平,七彩灯闪耀;当感应负载充溢电(或没有感应到负载),此刻U1<U。,运放输出Ui 为低电平,绿灯亮。

  TOP3 无线充电振动电路挑选

  1 电路的规划

  关于无线充电电路来说,有三部分最首要的电路:振动电路、扩大电路和无线接纳电路。这儿首要评论使用多谐振动器组成的无线充电电路。

  2 振动电路

  多谐振动器发生振动是最简略的振动电路,构成振动电路有多种办法,常见的有用COMS门电路构成的多谐振动器,电路简略省电,但在通过试验发现振动起伏不行,高频段更是如此。

  

  用晶体管作多谐振动器有两种电路:

  第一种是集电极—基极耦合多谐振动器,这种多谐振动器在低频段作用还能够,但在高频段就无法使用。由于集电极—基极耦合多谐振动器的输出上升沿差,为使输出起伏安稳,两只晶体三极管作业在饱满状况,因此使电路的最高作业频率受到限制。

  

  第二种是发射极耦合多谐振动器,它能够战胜第一种振动器的缺陷,两只晶体三极管作业在非饱满状况,提高了三极管的开关速度,然后能够得到更高的振动频率。耦合电容接在发射极上,能改进输出波形。最终咱们选用的晶体管多谐振动器便是发射极耦合多谐振动器,亦称射极耦合多谐振动器。

  

 
  TOP4 太阳能无线充电电路规划

  太阳能发电的原理首要是由太阳能电池板接纳太阳光,在太阳能电池板的基板上发生光电效应,然后将光能转化成电能,然后将电能通过蓄电池储存起来。

  太阳能无线充电电路能够规划成如图4电路。 在图4中咱们选用的晶体管发射极耦合多谐振动器和模仿达林顿管组成无线充电电路,发射极耦合多谐振动器用两个小功率三极管组成,按图4中的元器件数据,振动频率约为350kHz。元器件中仅最终一级三极管VT4的耗散功率大些,其他的都是比较简略而且简单得到的元器件

  

  12V的电源由太阳能充电电路供应,电源信号通过射极耦合多谐振动电路变成高频信号再通过C3和R7组成的耦合电路之后被模仿达林顿管功放电路扩大,L1和L2分别是初级和次级耦合线圈,扩大后的信号通过L1和L2的耦合被无线传送到次级接纳电路,高频沟通信号被整流滤波后变成直流电能给3.7V 的锂电池进行充电。

  TOP5 无线电能发送单元的供电电源电路规划图

  电能发送部分,如图2,无线电能发送单元的供电电源有两种:220V沟通和24V直流(如轿车电源),由继电器J挑选。依照沟通优先的准则,图中继电器J的常闭触点与直流(电池BT1)衔接。正常情况下S3处于接通状况。

  

  当电池充溢(略大于4.15V)时,IC3的反相输入端2略高于4.15V。运放便输出低电位,此刻Q4截止,恒流管Q5因彻底得不到偏流而截止,因此中止充电。一起运放输出的低电位经R8使Q3导通,点亮LED3作为充溢状况指示。

  两种充电形式由R6、R7决议。这个非序列值能够在E24序列电阻的标称值为918的电阻中找到,就用918的也行。 假如作为产品规划,这部分电路应当尽可能微型化(电流表电压表只是在试验品中调试时用,产品中不需求),最好成为电池的隶属电路。

  首要%&&&&&%挑选

  电源变压器T1:5VA18V,这儿使用现有的双18V的,经整流滤波后得到约24V的直流

  继电器J:DC24V,经丈量其牢靠吸合电流为13mA

  保险管FUSE:快速反应的1A

  可调电阻RP1和RP2:用精细可调的

  谐振电容C8:瓷介电容耐压不小于63V

  整流桥D5-D8:用高频开关管1N4148

  精细电压源:TL431

  运放%&&&&&%3:OPA335,TI公司的轨对轨精细单运放

  晶体管Q3、Q4和Q5:要求漏电流小于0.1uA,扩大倍数大于200,图中已标类型

  发光管LED2:普亮(红),正向VA特性尽可能陡直(动态电阻小,稳压特性好)

  发送线圈L1:用U1mm的漆包线在U66mm的圆柱体(易拉罐正好)上密绕20匝,用502

  TOP6 无线电能接纳单元的供电电源电路规划图

  电能通过线圈降压接纳后,高频沟通电压通过IN4007整流管进行全波整流,2200uf的电容滤波,再用3.3V稳压二极管吵醒稳压,输出直流电为电池供应较安稳的作业电压,为电池充电。

  

  
TOP7 无线电能全体电路规划图

  无线充电器根本功用是通过线圈将H 电能H 以H 无线H 方法传输给电池。只需把电池和接纳设备放在充电平台上即可对其进行充电。试验证明.尽管该体系还不能充电于无形之中.但已能做到将多个校电器放置于同一充电平台上一起充电。免除接线的烦恼。

  1 无线充电器原理与结构

  

  无线充电体系首要选用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合完成能量的传递。如图1所示,体系作业时输入端将沟通市电经全桥整流电路变换成直流电,或用 24V直流电端直接为体系供电。通过H 电源办理H 模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转化成高频沟通电 供应初级绕组。通过2个H 电感H 线圈耦合能量,次级线圈输出的电流经承受转化电路改变成 直流电为电池充电。

  2 电源办理模块

  

  3 发射电路模块

  

  如图3,主振电路选用2 MHz有源晶振作为振动器。有源晶振输出的方波,通过二阶低通滤波器滤除高次谐波,得到安稳的正弦波输出,经三极管13003及其外围电路组成的丙类扩大电路后输出至线圈与电容组成的并联谐振回路辐射出去.为接纳部分供应能量。

  4 接纳电路模块与充电电路

  

  测得与电容组成的并联谐振回路的空芯耦合线圈的线径为O.5 mm,直径为7 cm,电感为47 uH,载波频率为2 MHz。依据并联谐振公式得匹配%&&&&&%C约为140 pF。因此.发射部分选用2MHz有源晶振发生与谐振频率挨近的动力载波频率。

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