手機無線充電器功放電路中MOS管的解決方案

2020-12-13 臺灣微碧半導體VBsemi
手機無線充電器功放電路中MOS管的解決

手機無線充電器

和十年前相比，手機在我們生活時間中的佔比已經翻了不止一倍。據外媒發布的《2020全球移動市場報告》所述，2020年全球智慧型手機用戶或到達35億，而來自中國的用戶至少佔其中的四分之一。

工作、通訊、購物、娛樂等用處都得以在手機上實現，視頻、遊戲類APP成為用戶雲端時間的頭號殺手，全球用戶的平均每日使用智慧型手機時間超過5.4H。手機在功能日益強大的同時，也面對著續航時間的限制與考驗。無線充電設備以其便攜性及適配度佳，而備受市場青睞。

手機無線充電系統參數及電路原理圖

2019年，You Qin Hua設計了一種基於磁共振的手機無線充電器，並提出了提高無線充電傳輸效率的有效方法。

【手機無線充電系統總體設計參數】

整體電路硬體主要設計參數

直流電源電壓12V輸出電壓5V，輸出電流1A微控制處理器：STC89C51單片機CMOS：74HC14MOS管（功率場效應管）：Vds=100V，Id=23AMOS管驅動晶片：IR2110晶片諧振電感：1mm漆包銅線，L=72uH，發射線圈d=26cm，接收線圈d=22cm諧振補償電容：無極性薄膜電容CBB223整流二極體：1N5819

【發射部分電路原理圖】

本系統發射電路主要包括PWM信號電路、高頻逆變電路、MOS 管驅動控制電路及諧振電感電容。

【PWM信號電路原理圖】

電路由低功耗、高性能的微控制處理器STC89C51和低功耗、運行快的74HC14 CMOS組成。STC89C51產生矩形波，而74HC14則能防止驅動電路中的MOS管同時導通。

【全橋逆變電路】

全橋高頻逆變電壓能夠輸出2倍的電壓，傳輸功率較大，傳輸效率高，所以相較於半橋逆變，全橋逆變更適用於此系統。

全橋逆變中開關管的選擇：

1. 高頻

2. 高阻抗

3. 高耐壓

本系統選用了大功率、大電流、高耐壓的NMOS管IRF540N，VDS=100V，ID=45A，內阻小，關斷延時時間短，是優質的高頻MOSFET。

可選用的VBsemi微碧半導體的場效應管型號：

①IRF540N

②IRF540NSTRPBF

③VBE1104N

④VBM1104N

⑤VBZM20N10

【可用的VBsemi微碧公司MOSFET產品參數
【IR2110 MOS驅動晶片電路】
【接收回路原理圖】

當發射迴路和接收回路的品質因數一樣時，系統的傳輸效率將會最佳。系統無線電能傳輸效率主要和諧振頻率、互感係數、線圈內阻、負載電阻有關。

參考文獻

[1]遊慶華. 基於磁共振技術的手機無線充電器設計[D].華僑大學,2019.

[2]盧燕陵. 小功率無線電能傳輸系統中的補償網絡研究與設計[D].電子科技大學,2018.

[3]郭上華,張波,黃潤鴻,劉紅偉.諧振式無線電能傳輸軟開關高頻逆變器設計[J].電力電子技術,2015,49(10):78-79.

[4]張劍韜,朱春波,雷陽,宋凱,逯仁貴,魏國,陳清泉.無線電能傳輸感性系統特性分析[J].電工技術學報,2015,30(S1):303-307.

微碧半導體MOS管封裝及應用

微碧半導體企業主要產品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產線。

【微碧部分MOS管產品封裝】

廣泛應用於3C數碼、安防設備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車電子、網絡通信、物聯網IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池（鋰電池保護板）、LED電源等產品。微碧半導體有限公司以飽滿的激情，拼搏務實的幹勁，不斷創新進取，致力於為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優質的服務橋梁。

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