一種用于無線鼠標(biāo)的無接觸供電電路

摘要：一種用于無線鼠標(biāo)的無接觸供電電路，它包括無接觸供電原邊電路和副邊電路兩部分。供電裝置采用USB供電，電壓為5 V，原邊電路通過自激振蕩電路產(chǎn)生138 kHz左右的振蕩電壓，經(jīng)鼠標(biāo)墊內(nèi)置的無接觸耦合原邊線圈輸出能量。無線鼠標(biāo)內(nèi)置副邊線圈，用感應(yīng)耦合方式獲取電能，并由穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓得到3．1 V的直流電壓．通過數(shù)學(xué)分析建立系統(tǒng)模型，得到無接觸電能傳輸設(shè)計(jì)方案。采用了升壓整流電路，克服了低電壓條件下無接觸耦合副邊線圈電壓低的缺陷，實(shí)驗(yàn)證明電路可行。
關(guān)鍵詞：無線鼠標(biāo)；無接觸供電；穩(wěn)壓芯片；PSpice仿真

0 引言
目前廣泛使用的無線鼠標(biāo)采用電池供電。更換電池給用戶帶來不便。在此給出一種適用于無線鼠標(biāo)的無接觸供電(Contact-less Power Transfer，CPT)電路，它包括無接觸供電初級電路和次級電路2部分。供電裝置采用USB供電，電壓為5 V，通過自激振蕩電路產(chǎn)生138 kHz左右的高頻振蕩電壓，經(jīng)鼠標(biāo)墊內(nèi)置的無接觸耦合初級載流線圈L31輸出。無線鼠標(biāo)內(nèi)置次級載流線圈L32，它采用無接觸感應(yīng)耦合方式獲取電能，再由MC34063集成穩(wěn)壓芯片構(gòu)成BUCK穩(wěn)壓電路，負(fù)載電壓為3．1V。

1 無接觸供電電路原理
圖1為無接觸供電電路原理圖。分裂電感L21，L22和功率開關(guān)管Q1，Q2構(gòu)成自激推挽式變換器電路，每一個(gè)開關(guān)管的控制電壓分別取自另外一個(gè)開關(guān)管的兩端電壓。

1．1 無接觸供電電路工作原理
理想狀態(tài)下，2個(gè)開關(guān)管的參數(shù)相同。初始時(shí)刻，開關(guān)管Q1，Q2都處在關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)電路接通時(shí)，電源電壓同時(shí)作用于開關(guān)管的控制端，使它們同時(shí)導(dǎo)通。由于實(shí)際電路元件參數(shù)并不完全相同，2個(gè)開關(guān)管兩端的電壓不相等，如Q1的端電壓較低，則Q2的控制電壓較低，使Q2的端電壓更高，從而使Q1的控制電壓更高，使Q1的端電壓更低，這樣就形成了正反饋，最后Q2完全關(guān)斷，而Q1完全導(dǎo)通。隨著諧振電容C3兩端電壓的改變，2個(gè)開關(guān)管在電壓過零時(shí)交替導(dǎo)通和斷開，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行在ZVS模式下。
L31，L32組成無接觸耦合變壓器，其中C3，C4為初、次級補(bǔ)償電容，初級變換器和初級載流線圈L31屬于固定不動(dòng)部分；次級感應(yīng)線圈、次級變換器和負(fù)載為可移動(dòng)部分。初、次級之間不存在電氣連接。
D1，D2和C5，C6構(gòu)成升壓整流電路，經(jīng)L4，C7濾波后由穩(wěn)壓芯片MC34063構(gòu)成BUCK穩(wěn)壓電路。
通過數(shù)學(xué)分析建立系統(tǒng)模型，并用PSpiee，Proteus軟件進(jìn)行相關(guān)仿真分析，得到無接觸電能傳輸設(shè)計(jì)方案。
1．2 無接觸耦合變壓器工作原理
如圖2所示，次級線圈的負(fù)載近似為純阻性負(fù)載RL。初級線圈的電流為，兩端電壓為，次級電流為為初級電流在次級的感應(yīng)電壓值，為次級電流在初級線圈的感應(yīng)電壓值。根據(jù)圖2中給出的電路的方向，可得初級、次級回路的方程為。