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電磁感應式智能無線充電器方案電路
發布日期:2019-04-25 09:53:09 作者:安浩芯科技 瀏覽次數:0

  電磁感應式智能無線充電器方案電路 

 
在電子科技技術高速發展的今天,全球使用智能手機的人越來越多,至2017年,全球將有69%的人使用智能手機。目前普遍使用的都是數據線插接式充電,這種充電方式數據線接口用久了通常會有接觸不良等現象,而且單個充電器適應面不廣,因不同的類型電子產品需要使用不同的充電器,充電時還要尋找合適的插口和理順接線,真可謂費時費力;各種便攜式電子產品的充電是一件令人頭痛的麻煩事。為改良以上現象,研發智能無線充電器是很有必要的。
 
本文介紹的是一個電磁感應式智能無線充電器的設計方案以及電路,請賞析。
 
電路原理
 
系統模塊
 
無線充電器利用電磁感應原理。通過NE555D芯片產生一個36.7K的脈沖頻率(因為經過調試在36.7K頻率時,效率達到最高),IRFP460功率放大,使發射線圈產生磁場,當接收線圈靠近時,產生感應電流,經過全波整流和穩壓,得到負載 (手機)所需要的充電電壓和電流。發射線圈的電流會隨著感應負載的增加而增大,通過運放把0.33歐的負載電壓23倍放大,再經過1N4148整流濾波得到電壓U1與基準源Uo比較。充電時,U1大于Uo七彩燈閃亮,表示正在充電;空負載或充滿電時,U1小于Uo,綠燈亮,若10秒鐘后沒有感應負載,自動斷電;按一下復位鍵則充電器重新啟動。 具體電路分析如下:
 
NE555D脈沖發生器模塊
 
如圖1,根據T=(R1+Rp)C1,f=1/T,調節Rp使NE555D輸出一個36.7KHZ的脈沖頻率。
 
 
功率放大及無線發射模塊
 
主要把NE555D產生的一個36.7KHZ的脈沖功率放大,經發射線圈發射出去。當脈沖為高電平時,Q12柵極為高電平,Q12導通,此時Q8飽和,Uceq電壓只有0.67V,經D10-4148后Q1柵極電壓為0,Q1截止。當脈沖為低電平時,Q8、Q12同時截止,電流直接由R16 D10 Q1,Q1導通。整個過程中Q1與Q12均以一開一關的形式工作。電路如圖2:
 
 
感應線圈模塊
 
如圖3,當感應線圈靠近發射線圈時,就會產生感應電流,經過全波整流后,根據不同的電子產品的充電電壓,可選擇不同的穩壓二極管穩壓,再經三極管Q100放大電流后供給不同電子產品充電。
 
 
充電檢測模塊
 
當有感應負載時,R20(0.33歐)電阻上的電壓會增大,經運放U2A放大A=1+R5/R6=23倍后,電壓變化明顯,再經過1N4148整流濾波,得電壓U1與基準源Uo比較,此時U1》Uo,運放輸出Ui為高電平,七彩燈閃爍;當感應負載充滿電(或沒有感應到負載),此時U1《Uo,運放輸出Ui為低電平,綠燈亮。
 
 
 
智能斷電模塊
 
(1)當開關S2斷開時,整充電器處于智能充電過程。充電器啟動時,繼電器K1閉合,同時K2為斷開狀態。當有感應負載時,七彩燈閃爍,Ui為高電平,此時Q5飽和,電壓Uceq為0.67V,低于Q2+Q4的導通電壓之和(1.34V),Q2與Q4構成達林頓,同時截止,繼器K1吸合;當感應負載充滿電(或無感應負載)時,綠燈亮,即Ui為低電平,此時Q3截止,電容C5與R9構成RC充電電路,當電容充電電壓到達Q2與Q4的導通電壓時,Q2導通,使Q4飽和,此時繼電器工作電壓只有0.67V,繼電器斷開,整個電路處于完全斷電狀態。斷電后,繼電器K2閉合,此時C5與R13構成RC放電電路,給C5快速放電。當按一下輕觸復位開關時,充電器重新啟動。當感應負載充滿電(或無感應負載)時,電容C5充電,其電壓為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,
 
經計算得斷電時間:t=10S
 
實現了10秒自動斷電。在綠燈亮的10秒內只要有感應負載,則Ui為高電平,Q3飽和,電容C5放電。整個充電過程實現智能化斷電。
 
(2)當S2閉合時,整個充電電路處于手動斷電過程。
 
 
編者結語
 
該無線充電器具有自動感應充電和充滿電后智能斷電功能,不僅適用于各種不同充電電壓和容量的電子產品,而且能夠對多臺不同的電子產品同時進行充電。
 
總結了以下的幾點優勢:
 
(1)成本低廉
 
電路由脈沖產生部分、功率放大部分,濾波部分、比較部分及發射和接收部分組成,每部分只是幾個小元件組成,制作簡單。
 
(2)一對多充電
 
一臺充電器可以對多個負載充,一個家庭購買一臺充電器就可以滿足全家人使用,隨著負載的增加,工作效率也會增高,因此可以節約用電同時亦可減少不必要的開銷。
 
(3)方便性
 
與一般充電器相比,減少了插拔的麻煩,同時亦避免了接口不適用,接觸不良等現象,老年人也能很方便地使用。
 
(4)智能化
 
只要把感應負載往充電器上面放,就可以自動感應充電,通過信息反饋,當感應負載滿電后,自動斷電,實現充電過程智能化。
 
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