智能無線充電系統(tǒng)電路設計詳解

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(chǎn)品，平均不到2人就擁有一個需要充電的便攜式電子產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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。

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(chǎn)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。

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

功率放大及無線發(fā)射模塊

主要把NE555D產(chǎn)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

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(chǎn)生感應電流，經(jīng)過全波整流后，根據(jù)不同的電子產(chǎn)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(chǎn)品充電。

圖3 感應線圈模塊

無線充電器利用電磁感應原理。通過NE555D芯片產(chǎn)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(chǎn)生磁場，當接收線圈靠近時，產(chǎn)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。

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(jīng)運放U2A放大A=1+R5/R6=23倍后，電壓變化明顯，再經(jīng)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

圖4 充電檢測模塊

智能斷電模塊

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(tài)。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(tài)。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