電磁感應(yīng)式智能無線充電器方案電路—電路精選（22） - 全文

　　在電子科技技術(shù)高速發(fā)展的今天，全球使用智能手機(jī)的人越來越多，至2017年，全球?qū)⒂?9%的人使用智能手機(jī)。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(huì)有接觸不良等現(xiàn)象，而且單個(gè)充電器適應(yīng)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(shí)還要尋找合適的插口和理順接線，真可謂費(fèi)時(shí)費(fèi)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。為改良以上現(xiàn)象，研發(fā)智能無線充電器是很有必要的。

　　本文介紹的是一個(gè)電磁感應(yīng)式智能無線充電器的設(shè)計(jì)方案以及電路，請(qǐng)賞析。

　　電路原理

　　系統(tǒng)模塊

　　無線充電器利用電磁感應(yīng)原理。通過NE555D芯片產(chǎn)生一個(gè)36.7K的脈沖頻率（因?yàn)榻?jīng)過調(diào)試在36.7K頻率時(shí)，效率達(dá)到最高），IRFP460功率放大，使發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)接收線圈靠近時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過全波整流和穩(wěn)壓，得到負(fù)載 （手機(jī)）所需要的充電電壓和電流。發(fā)射線圈的電流會(huì)隨著感應(yīng)負(fù)載的增加而增大，通過運(yùn)放把0.33歐的負(fù)載電壓23倍放大，再經(jīng)過1N4148整流濾波得到電壓U1與基準(zhǔn)源Uo比較。充電時(shí)，U1大于Uo七彩燈閃亮，表示正在充電；空負(fù)載或充滿電時(shí)，U1小于Uo，綠燈亮，若10秒鐘后沒有感應(yīng)負(fù)載，自動(dòng)斷電；按一下復(fù)位鍵則充電器重新啟動(dòng)。具體電路分析如下：

　　NE555D脈沖發(fā)生器模塊

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

　　功率放大及無線發(fā)射模塊

　　主要把NE555D產(chǎn)生的一個(gè)36.7KHZ的脈沖功率放大，經(jīng)發(fā)射線圈發(fā)射出去。當(dāng)脈沖為高電平時(shí)，Q12柵極為高電平，Q12導(dǎo)通，此時(shí)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(dāng)脈沖為低電平時(shí)，Q8、Q12同時(shí)截止，電流直接由R16 D10 Q1，Q1導(dǎo)通。整個(gè)過程中Q1與Q12均以一開一關(guān)的形式工作。電路如圖2：

　　感應(yīng)線圈模塊

　　如圖3，當(dāng)感應(yīng)線圈靠近發(fā)射線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)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。

　　充電檢測(cè)模塊

　　當(dāng)有感應(yīng)負(fù)載時(shí)，R20（0.33歐）電阻上的電壓會(huì)增大，經(jīng)運(yùn)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(zhǔn)源Uo比較，此時(shí)U1>Uo，運(yùn)放輸出Ui為高電平，七彩燈閃爍；當(dāng)感應(yīng)負(fù)載充滿電（或沒有感應(yīng)到負(fù)載），此時(shí)U1

　　智能斷電模塊

　?。?）當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí)，整充電器處于智能充電過程。充電器啟動(dòng)時(shí)，繼電器K1閉合，同時(shí)K2為斷開狀態(tài)。當(dāng)有感應(yīng)負(fù)載時(shí)，七彩燈閃爍，Ui為高電平，此時(shí)Q5飽和，電壓Uceq為0.67V，低于Q2+Q4的導(dǎo)通電壓之和（1.34V），Q2與Q4構(gòu)成達(dá)林頓，同時(shí)截止，繼器K1吸合；當(dāng)感應(yīng)負(fù)載充滿電（或無感應(yīng)負(fù)載）時(shí)，綠燈亮，即Ui為低電平，此時(shí)Q3截止，電容C5與R9構(gòu)成RC充電電路，當(dāng)電容充電電壓到達(dá)Q2與Q4的導(dǎo)通電壓時(shí)，Q2導(dǎo)通，使Q4飽和，此時(shí)繼電器工作電壓只有0.67V，繼電器斷開，整個(gè)電路處于完全斷電狀態(tài)。斷電后，繼電器K2閉合，此時(shí)C5與R13構(gòu)成RC放電電路，給C5快速放電。當(dāng)按一下輕觸復(fù)位開關(guān)時(shí)，充電器重新啟動(dòng)。當(dāng)感應(yīng)負(fù)載充滿電（或無感應(yīng)負(fù)載）時(shí)，電容C5充電，其電壓為Ut

　　由公式Ut=12*（1-e-t/R9C5）得：t=-R9C5ln（1-Ut/12）

　　其中C5=100UF，R9=1MΩ，Ut=1.34V，

　　經(jīng)計(jì)算得斷電時(shí)間：t=10S

　　實(shí)現(xiàn)了10秒自動(dòng)斷電。在綠燈亮的10秒內(nèi)只要有感應(yīng)負(fù)載，則Ui為高電平，Q3飽和，電容C5放電。整個(gè)充電過程實(shí)現(xiàn)智能化斷電。

　?。?）當(dāng)S2閉合時(shí)，整個(gè)充電電路處于手動(dòng)斷電過程。

　　編者結(jié)語

　　該無線充電器具有自動(dòng)感應(yīng)充電和充滿電后智能斷電功能，不僅適用于各種不同充電電壓和容量的電子產(chǎn)品，而且能夠?qū)Χ嗯_(tái)不同的電子產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行充電。

　　總結(jié)了以下的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

　　（1）成本低廉

　　電路由脈沖產(chǎn)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(gè)小元件組成，制作簡(jiǎn)單。

　?。?）一對(duì)多充電

　　一臺(tái)充電器可以對(duì)多個(gè)負(fù)載充，一個(gè)家庭購買一臺(tái)充電器就可以滿足全家人使用，隨著負(fù)載的增加，工作效率也會(huì)增高，因此可以節(jié)約用電同時(shí)亦可減少不必要的開銷。

　?。?）方便性

　　與一般充電器相比，減少了插拔的麻煩，同時(shí)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(yīng)負(fù)載往充電器上面放，就可以自動(dòng)感應(yīng)充電，通過信息反饋，當(dāng)感應(yīng)負(fù)載滿電后，自動(dòng)斷電，實(shí)現(xiàn)充電過程智能化。