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成本17元,电磁感应式智能无线充电器设计

作者:沉默的offer时间:2018-07-27

概述:
目前普遍使用的都是数据线插接式充电,这种充电方式数据线接口用久了通常会有触不良等现象。本文介绍的无线充电器设计方案,利用电磁感应原理,对智能手机、可穿戴设备等电子产品进行充电。

1.系统概述
1.1 当前充电模式情况
在电子科技技术高速发展的今天,全球范围内的手机用户数量已经达到了33亿,再加上MP3、MP4等其他周边电子产品,平均不到2人就拥有一个需要充电的 便携式电子产品。目前普遍使用的都是数据线插接式充电,这种充电方式数据线接口用久了通常会有触不良等现象,而且单个充电器适应面不广,因不同的类型电子 产品需要使用不同的充电器,充电时还要寻找合适的插口和理顺接线,真可谓费时费力;各种便携式电子产品的充电是一件令人头痛的麻烦事。为了改良上面的现 象,研发智能无线充电器是很有必要的。

1.2 作品简介及优点
智能无线充电器利用电磁感应原理,是非接触充电系统,不再通过导线(充电线)传输电能,而是无线传输方式充电。没有充电所用的物理接口,与一般充电器相 比,避免了插线或拔电池的麻烦,具有一般充电器的工作原理;作品采用一(充电器)对多(感应负载)充电、智能充电的设计思想;无线充电器对负载充电时,指 示灯将由绿灯转换为七彩灯,手机也正确显示充电状态并智能完成充过程(实验产品为手机)。本充电器可以同时对多个负载充电,可以自动感应是否有负载充电, 达到自动充电,充满电后10秒自动断电,达到智能化;从而大大方便了用户。智能无线充电器使用十分方便、一个充电器就可以满足一个家庭的需要,具有较高的 推广应用价值、成本低廉(与一般充电器价格相差不多)等优点,现在世界上许多大公司(如Sony,Intel,apple,飞利普等)也正在火热研究中; 智能无线充电必将是取代物理直插的发展方向,将肯定受到人们的欢迎和重视。

基于以上思路,充分运用所学电子技术知识,经过老师悉心指导。设计、制作智能无线充电器,它具有如下优点:

(1)成本低廉
电路由脉冲产生部分、功率放大部分,滤波部分、比较部分及发射和接收部分组成,每部分只是几个小元件组成,制作简单。

(2)一对多充电
一台充电器可以对多个负载充,一个家庭购买一台充电器就可以满足全家人使用,随着负载的增加,工作效率也会增高,因此可以节约用电同时亦可减少不必要的开销。

(3)方便性
与一般充电器相比,减少了插拔的麻烦,同时亦避免了接口不适用,接触不良等现象,老年人也能很方便地使用。

(4)智能化
只要把感应负载往充电器上面放,就可以自动感应充电,通过信息反馈,当感应负载满电后,自动断电,实现充电过程智能化。

2.工作原理概述
2.1 系统模块
无线充电器利用电磁感应原理。通过NE555D芯片产生一个36.7K的脉冲频率(因为经过调试在36.7K频率时,效率达到最高),IRFP460功率 放大,使发射线圈产生磁场,当接收线圈靠近时,产生感应电流,经过全波整流和稳压,得到负载 (手机)所需要的充电电压和电流。发射线圈的电流会随着感应负载的增加而增大,通过运放把0.33欧的负载电压23倍放大,再经过1N4148整流滤波得 到电压U1与基准源Uo比较。充电时,U1大于Uo七彩灯闪亮,表示正在充电;空负载或充满电时,U1小于Uo,绿灯亮,若10秒钟后没有感应负载,自动 断电;按一下复位键则充电器重新启动。 具体电路分析如下:

2.1.1 NE555D脉冲发生器模块
如图1,根据T=(R1+Rp)C1,f=1/T,调节Rp使NE555D输出一个36.7KHZ的脉冲频率。

图1 NE555D脉冲发生器模块

2.1.2 功率放大及无线发射模块
主要把NE555D产生的一个36.7KHZ的脉冲功率放大,经发射线圈发射出去。当脉冲为高电平时,Q12栅极为高电平,Q12导通,此时Q8饱 和,Uceq电压只有0.67V,经D10-4148后Q1栅极电压为0,Q1截止。当脉冲为低电平时,Q8、Q12同时截止,电流直接由R16 D10 Q1,Q1导通。整个过程中Q1与Q12均以一开一关的形式工作。电路如图2:

图2 功率放大及无线发射模块

2.1.3 感应线圈模块
如图3,当感应线圈靠近发射线圈时,就会产生感应电流,经过全波整流后,根据不同的电子产品的充电电压,可选择不同的稳压二极管稳压,再经三极管Q100放大电流后供给不同电子产品充电。

2.1.4 充电检测模块
当有感应负载时,R20(0.33欧)电阻上的电压会增大,经运放U2A放大A=1+R5/R6=23倍后,电压变化明显,再经过1N4148整流滤波, 得电压U1与基准源U。比较,此时U1>U。,运放输出Ui为高电平,七彩灯闪烁;当感应负载充满电(或没有感应到负载),此时U1<U。,运放输出Ui 为低电平,绿灯亮。

(详细内容请阅读PDF文档)


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