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电磁感应式智能无线充电器方案电路
发布日期:2019-04-25 09:53:09 作者:安浩芯科技 浏览次数:0

  电磁感应式智能无线充电器方案电路 

 
在电子科技技术高速发展的今天,全球使用智能手机的人越来越多,至2017年,全球将有69%的人使用智能手机。目前普遍使用的都是数据线插接式充电,这种充电方式数据线接口用久了通常会有接触不良等现象,而且单个充电器适应面不广,因不同的类型电子产品需要使用不同的充电器,充电时还要寻找合适的插口和理顺接线,真可谓费时费力;各种便携式电子产品的充电是一件令人头痛的麻烦事。为改良以上现象,研发智能无线充电器是很有必要的。
 
本文介绍的是一个电磁感应式智能无线充电器的设计方案以及电路,请赏析。
 
电路原理
 
系统模块
 
无线充电器利用电磁感应原理。通过NE555D芯片产生一个36.7K的脉冲频率(因为经过调试在36.7K频率时,效率达到最高),IRFP460功率放大,使发射线圈产生磁场,当接收线圈靠近时,产生感应电流,经过全波整流和稳压,得到负载 (手机)所需要的充电电压和电流。发射线圈的电流会随着感应负载的增加而增大,通过运放把0.33欧的负载电压23倍放大,再经过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,表示正在充电;空负载或充满电时,U1小于Uo,绿灯亮,若10秒钟后没有感应负载,自动断电;按一下复位键则充电器重新启动。 具体电路分析如下:
 
NE555D脉冲发生器模块
 
如图1,根据T=(R1+Rp)C1,f=1/T,调节Rp使NE555D输出一个36.7KHZ的脉冲频率。
 
 
功率放大及无线发射模块
 
主要把NE555D产生的一个36.7KHZ的脉冲功率放大,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,此时Q8饱和,Uceq电压只有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同时截止,电流直接由R16 D10 Q1,Q1导通。整个过程中Q1与Q12均以一开一关的形式工作。电路如图2:
 
 
感应线圈模块
 
如图3,当感应线圈靠近发射线圈时,就会产生感应电流,经过全波整流后,根据不同的电子产品的充电电压,可选择不同的稳压二极管稳压,再经三极管Q100放大电流后供给不同电子产品充电。
 
 
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放大A=1+R5/R6=23倍后,电压变化明显,再经过1N4148整流滤波,得电压U1与基准源Uo比较,此时U1》Uo,运放输出Ui为高电平,七彩灯闪烁;当感应负载充满电(或没有感应到负载),此时U1《Uo,运放输出Ui为低电平,绿灯亮。
 
 
 
智能断电模块
 
(1)当开关S2断开时,整充电器处于智能充电过程。充电器启动时,继电器K1闭合,同时K2为断开状态。当有感应负载时,七彩灯闪烁,Ui为高电平,此时Q5饱和,电压Uceq为0.67V,低于Q2+Q4的导通电压之和(1.34V),Q2与Q4构成达林顿,同时截止,继器K1吸合;当感应负载充满电(或无感应负载)时,绿灯亮,即Ui为低电平,此时Q3截止,电容C5与R9构成RC充电电路,当电容充电电压到达Q2与Q4的导通电压时,Q2导通,使Q4饱和,此时继电器工作电压只有0.67V,继电器断开,整个电路处于完全断电状态。断电后,继电器K2闭合,此时C5与R13构成RC放电电路,给C5快速放电。当按一下轻触复位开关时,充电器重新启动。当感应负载充满电(或无感应负载)时,电容C5充电,其电压为Ut
 
由公式Ut=12*(1-e-t/R9C5)得:t=-R9C5ln(1-Ut/12)
 
其中C5=100UF,R9=1MΩ,Ut=1.34V,
 
经计算得断电时间:t=10S
 
实现了10秒自动断电。在绿灯亮的10秒内只要有感应负载,则Ui为高电平,Q3饱和,电容C5放电。整个充电过程实现智能化断电。
 
(2)当S2闭合时,整个充电电路处于手动断电过程。
 
 
编者结语
 
该无线充电器具有自动感应充电和充满电后智能断电功能,不仅适用于各种不同充电电压和容量的电子产品,而且能够对多台不同的电子产品同时进行充电。
 
总结了以下的几点优势:
 
(1)成本低廉
 
电路由脉冲产生部分、功率放大部分,滤波部分、比较部分及发射和接收部分组成,每部分只是几个小元件组成,制作简单。
 
(2)一对多充电
 
一台充电器可以对多个负载充,一个家庭购买一台充电器就可以满足全家人使用,随着负载的增加,工作效率也会增高,因此可以节约用电同时亦可减少不必要的开销。
 
(3)方便性
 
与一般充电器相比,减少了插拔的麻烦,同时亦避免了接口不适用,接触不良等现象,老年人也能很方便地使用。
 
(4)智能化
 
只要把感应负载往充电器上面放,就可以自动感应充电,通过信息反馈,当感应负载满电后,自动断电,实现充电过程智能化。
 
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