智能無線充電系統電路設計詳解 —電路圖天天讀(180)

　　在電子科技技術高速發展的今天，全球範圍內的手機用戶數量已經達到了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可攜式電子產品。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；各種可攜式電子產品的充電是一件令人頭痛的麻煩事。為了改良上面的現象，研發智能無線充電器是很有必要的。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/369098.htm

　　智能無線充電器利用電磁感應原理，是非接觸充電系統，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；作品採用一（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並智能完成充過程（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，充滿電後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）等優點，現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展方向，將肯定受到人們的歡迎和重視。

　　NE555D(＄0.0700)脈衝發生器模塊

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

　　

　　圖1 NE555D脈衝發生器模塊

　　功率放大及無線發射模塊

　　主要把NE555D產生的一個36.7KHZ的脈衝功率放大，經發射線圈發射出去。當脈衝為高電平時，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後Q1柵極電壓為0，Q1截止。當脈衝為低電平時，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 功率放大及無線發射模塊

　　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，經過全波整流後，根據不同的電子產品的充電電壓，可選擇不同的穩壓二極體穩壓，再經三極體Q100放大電流後供給不同電子產品充電。

　　

　　圖3 感應線圈模塊

　　物聯網作業系統資料集錦，詳情請點擊進入》》》

　　無線充電器利用電磁感應原理。通過NE555D晶片產生一個36.7K的脈衝頻率（因為經過調試在36.7K頻率時，效率達到最高），IRFP460(＄1.6090)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(＄0.0054)整流濾波得到電壓U1與基準源Uo比較。充電時，U1大於Uo七彩燈閃亮，表示正在充電；空負載或充滿電時，U1小於Uo，綠燈亮，若10秒鐘後沒有感應負載，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，經運放U2A放大A=1+R5/R6=23倍後，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。

　　

　　圖4 充電檢測模塊

　　智能斷電模塊

　　當開關S2斷開時，整充電器處於智能充電過程。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，低於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，整個電路處於完全斷電狀態。斷電後，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

　　當S2閉合時，整個充電電路處於手動斷電過程。

　　

　　圖5 智能斷電模塊

　　

　　圖6 智能無線充電器原理電路圖

　　通過研究，我們發現無線電磁感應充電的應用領域十分廣泛，除了應用於最基本的手機、MP3、MP4、筆記本電腦，數位相機等便攜設備充電外，還可以應用在醫療、工業領域中，特別對於那些完全密封式的設備有著更重要的意義；如果把發射線圈裝進滑鼠墊裡面，便可實現滑鼠無線供電。其實除了感應充電以外，還可以通過改變脈衝頻率實現驅蚊趕鼠等功能。