基于MSP43O單片機(jī)的無線充電器電路設(shè)計(jì)—電路精選(24)
本文無線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是用線圈耦合方式傳遞能量,使接收單元接收到足夠的電能,以保證后續(xù)電路能量的供給。由于無線傳電電壓隨能量發(fā)送單元和接收單元耦合線圈的間距D在測(cè)試中需要改變,而充電時(shí)間相對(duì)固定,便于控制,所以充電方式上選擇固定電流充電的恒流充電方案。在器件選擇上選擇有多種省電模式,功耗特別省,抗干擾力特強(qiáng)的 MSP430系列超低功耗單片機(jī)MSP430F2274作為無線傳能充電器的監(jiān)測(cè)控制核心芯片,電壓和充電時(shí)間顯示采用低功耗OCM126864—9液晶屏,以提高充電電路的能量利用效率。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201710/368763.htm無線充電系統(tǒng)主要采用電磁感應(yīng)原理,通過線圈進(jìn)行能量耦合實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。如圖1所示,系統(tǒng)工作時(shí)輸人端將交流市 電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電,或用24V直流電端直接為系統(tǒng)供電。當(dāng)接收線圈與發(fā)射線圈靠近時(shí),在接收線圈中產(chǎn)生感生電壓,當(dāng)接收線圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振,電壓達(dá)最大值,具有最好的能量傳輸效果。通過2個(gè)電感線圈耦合能量,次級(jí)線圈輸出的電流經(jīng)接受轉(zhuǎn)換電路變化成直流電為電池充電。
電路原理
電源切換
直流輸入采用單刀雙閘繼電器,交流上電常開閉合,常閉打開實(shí)現(xiàn)交流優(yōu)先,交流斷電繼電器斷電,常閉閉合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。在切換時(shí),時(shí)間很短,C1可提供一定時(shí)間的電量,可以實(shí)現(xiàn)不斷電切換,不影響充電。見圖2所示 。
發(fā)射及接收電路
發(fā)射電路由振蕩信號(hào)發(fā)生器和諧振功率放大器兩部分組成, 見圖3所示。采用NE555構(gòu)成振蕩頻率約為510KHZ信號(hào)發(fā)生器 ,為功放電路提供激勵(lì)信號(hào);諧振功率放大器由Lc并聯(lián)諧振回路和開關(guān)管IRF840構(gòu)成。振蕩線圈按要求用直徑為0.8mm的漆包線密繞2O圈,直徑約為 6.5cm,實(shí)測(cè)電感值約為142uH , 當(dāng)諧振在510KHZ時(shí),與其并聯(lián)的電容c5、c6 約為680P,可用470pF的固定電容并聯(lián)一個(gè)200PF的可調(diào)電容,可方便調(diào)節(jié)諧振頻率。大功率管TRF840最大電流為8A、完全開啟時(shí)內(nèi)阻為0.85歐,管子發(fā)熱量大,所以需要加裝散熱片。當(dāng)功率放大器的選頻回路的諧振頻率與激勵(lì)信號(hào)頻率相同時(shí),功率放大器發(fā)生諧振,此時(shí)線圈中的電壓和電流達(dá)最大值,從而產(chǎn)生最大的交變電磁場(chǎng)。當(dāng)接收線圈與發(fā)射線圈靠近時(shí),在接收線圈中產(chǎn)生感生電壓,當(dāng)接收線圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振,電壓達(dá)最大值。構(gòu)成了如圖4所示的諧振回路。實(shí)際上,發(fā)射線圈回路與接收線圈回路均處于諧振狀態(tài)時(shí),具有最好的能量傳輸效果。
充電電路
如圖5所示,電能經(jīng)過線圈接收后,高頻交流電壓經(jīng)快速二極1N4148進(jìn)行全波整流,3300F的電容濾波,再用5.1v壓二極管穩(wěn)壓,輸出直流電為充電器提供較為穩(wěn)定的工作電壓。為了準(zhǔn)確控制充電時(shí)間,我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用恒流充電的方法,可以保證充電電流大致為一常數(shù)I,上述電容電壓與時(shí)間的關(guān)系可表示為:根據(jù)題設(shè)要求,充電時(shí)間應(yīng)滿足快充小于30s,慢充控制在100到140S , 計(jì)算出快充、慢充所需 電流大小快I1慢I2: 分別為,圖 5中二極管 D1、 D2的導(dǎo)通電壓基本不變,故可作為電壓基準(zhǔn)??梢娫诤懔鞒潆婋娐分?,充電電流僅由電阻R1、R2確定。計(jì)算中約定U=0.7充電電流Ic( 三極管集電極電流)Ie,計(jì)算出快充、慢充所需電阻R1、R2分別,設(shè)計(jì)中采用可調(diào)電阻, 可調(diào)節(jié)充電電流的大小 。
整機(jī)電路原理圖
編者結(jié)語
充電效率是一個(gè)不得不考慮的問題。設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以在發(fā)射接收電路的能量傳輸部分做適當(dāng)改進(jìn),以獲得更高的效率和更遠(yuǎn)的距離;也可以設(shè)計(jì)充電設(shè)備檢測(cè)電路,在沒有能量接收電路時(shí)能量發(fā)送部分處于睡眠狀態(tài),當(dāng)能量接收電路靠近發(fā)送部分時(shí),激活發(fā)射電路開始充電。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,具有無線充電、攜帶方便、成本低、無需布線等優(yōu)勢(shì),有著廣泛的應(yīng)用前景。
評(píng)論