可自動斷電的智能無線充電器設計

1.系統(tǒng)概述

1.1 當前充電模式情況

在電子科技技術高速發(fā)展的今天，全球范圍內的手機用戶數(shù)量已經(jīng)達到了33億，再加上MP3、MP4等其他周邊電子產品，平均不到2人就擁有一個需要充電的便攜式電子產品。目前普遍使用的都是數(shù)據(jù)線插接式充電，這種充電方式數(shù)據(jù)線接口用久了通常會有觸不良等現(xiàn)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。為了改良上面的現(xiàn)象，研發(fā)智能無線充電器是很有必要的。

1.2 作品簡介及優(yōu)點

智能無線充電器利用電磁感應原理，是非接觸充電系統(tǒng)，不再通過導線（充電線）傳輸電能，而是無線傳輸方式充電。沒有充電所用的物理接口，與一般充電器相比，避免了插線或拔電池的麻煩，具有一般充電器的工作原理；作品采用一（充電器）對多（感應負載）充電、智能充電的設計思想；無線充電器對負載充電時，指示燈將由綠燈轉換為七彩燈，手機也正確顯示充電狀態(tài)并智能完成充過程（實驗產品為手機）。本充電器可以同時對多個負載充電，可以自動感應是否有負載充電，達到自動充電，充滿電后10秒自動斷電，達到智能化；從而大大方便了用戶。智能無線充電器使用十分方便、一個充電器就可以滿足一個家庭的需要，具有較高的推廣應用價值、成本低廉（與一般充電器價格相差不多）等優(yōu)點，現(xiàn)在世界上許多大公司（如Sony，Intel，apple，飛利普等）也正在火熱研究中；智能無線充電必將是取代物理直插的發(fā)展方向，將肯定受到人們的歡迎和重視。

基于以上思路，充分運用所學電子技術知識，經(jīng)過老師悉心指導。設計、制作智能無線充電器，它具有如下優(yōu)點：

（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(fā)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(jié)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(xiàn)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(xiàn)充電過程智能化。

2. 工作原理概述

2.1 系統(tǒng)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(jīng)過調試在36.7K頻率時，效率達到最高），IRFP460功率放大，使發(fā)射線圈產生磁場，當接收線圈靠近時，產生感應電流，經(jīng)過全波整流和穩(wěn)壓，得到負載 （手機）所需要的充電電壓和電流。發(fā)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(jīng)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：

2.1.1 NE555D脈沖發(fā)生器模塊

如圖1，根據(jù) T =（R1+Rp）C1，f = 1/T，調節(jié)Rp使NE555D輸出一個36.7KHZ的脈沖頻率。

圖1 NE555D脈沖發(fā)生器模塊

2.1.2 功率放大及無線發(fā)射模塊

主要把NE555D產生的一個36.7KHZ的脈沖功率放大，經(jīng)發(fā)射線圈發(fā)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(jīng)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：

圖2 功率放大及無線發(fā)射模塊

2.1.3 感應線圈模塊

如圖3，當感應線圈靠近發(fā)射線圈時，就會產生感應電流，經(jīng)過全波整流后，根據(jù)不同的電子產品的充電電壓，可選擇不同的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，再經(jīng)三極管Q100放大電流后供給不同電子產品充電。

圖3 感應線圈模塊