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無線充電器的設計制作
Wireless battery charger

時間:2013-11-20 20:58:54 來源:互聯網 作者:不詳 編輯: 【關閉


關鍵字:無線充電電路圖

 
 
本無線充電器由電能發送電路和電能接收與充電控制電路兩部分構成。將直流電轉換成高頻交流電,然后通過沒有任何有線連接的原、副線圈之間的互感耦合實現電能的無線饋送;痉桨溉缦聢D所示。
無線充電器的設計制作Wireless battery charger2
 
  1.電能發送部分
  
  如下圖.無線電能發送單元的供電電源有兩種:220V交流和24V直流(如汽車電源),由繼電器J選擇。按照交流優先的原則,圖中繼電器J的常閉觸點與直流(電池BT1)連接。正常情況下S3處于接通狀態。
  當有交流供電時,整流濾波后的約26V直流使繼電器J吸合,發送電路單元便工作于交流供電方式,此時直流電源BT1與電能發送電路斷開,同時LED1(綠色)發光顯示這一狀態。經繼電器J選擇的+24V直流電,主要為發射線圈L1供電,此外,經ICl(78L12)降壓后為集成電路IC2供電,為保證J的動作不影響發送電路的穩定工作,電容C2的容量不得小于2200μF。電能的無線傳送實際上是通過發射線圈Ll和接收線圈L2的互感作用實現的,這里L1與L2構成一個無磁芯的變壓器的原、副線圈。為保證足夠的功率和盡可能高的效率,應選擇較高的調制頻率,同時要考慮到器件的高頻輸出的高電位一方面使Q4飽和,從而在LED2兩端得到約2V的穩定電壓特性,經實驗選擇1.6MHz較為合適。
  IC2為CMOS六非門CD4069,這里只用了三個非門,由Fl、F2構成方波振蕩器,產生約1.6MHz的方波,經F3緩沖并整形,得到幅度約11V的方波來激勵VMOS功放管IRF640,足以使其工作在開關狀態(丁類),以保證盡可能高的轉換效率。為保證它與L1C8回路的諧振頻率一致,可將C4定為l00pF,Rl待調。為此將Rl暫暫為3kΩ,并串人可調電阻RP1。在諧振狀態,盡管激勵是方波,但Ll中的電壓是同頻正弦波。
  由此可見,這一部分實際上是個變頻器,它將50Hz的正弦波轉變成1.6MHz的正弦波。
無線充電器的設計制作Wireless battery charger2
  2.電能接收與充電控制部分
  
  在正常情況下,接收線圈L2與發射線圈Ll相距不過幾cm,且接近同軸,此時可獲得較高的傳輸效率。電能接收與充電控制電路單元的原理如下圖所示。L2感應得到的1.6MHz的正弦電壓有效值約有16V(空載)。經橋式整流(由4只1N4148高頻開關二極管構成)和C5濾波,得到約20V的直流。作為充電控制部分的唯一電源。由R4,RP2和TL431構成精密參考電壓4.15V(鋰離子電池的充電終止電壓)經R12接到運放IC3的同相輸入端③。當IC2的反相輸入端②低于4.15V時(充電過程中),IC3輸出的高電位一方面使Q4飽和,從而在LED2兩端得到約2V的穩定電壓(LED的正向導通具有穩壓特性),Q5與R6、R7便據此構成恒流電路I0=(2-0.7)/(R6+R7)。另一方面R5使Q3截止,LED3不亮。
  當電池充滿(略大于4.15V)時,IC3的反相輸入端②略高于4.15V。運放便輸出低電位,此時Q4截止,恒流管Q5因完全得不到偏流而截止,因而停止充電。同時運放輸出的低電位經R8使Q3導通,點亮LED3作為充滿狀態指示。
  兩種充電模式由R6、R7決定?斐銲c=30mA,此時R7被充電模式選擇開關SW短路。此時R6=(2-07y0.03×438;慢充(SW斷開)I0=10mA,因而R6+R7=(2-0.7)/0.01×1308,這樣R7=130-43=87。這個非序列值可以在E24序列電阻的標稱值為918的電阻中找到,就用918的也行。
 
無線充電器的設計制作Wireless battery charger2
 
  主要元器件選擇
  
  電源變壓器T1。5VA/18V,這里利用現有的雙18V的,經整流濾波后得到約24V的直流。
  繼電器J供電DC24V,經測量其可靠吸合電流為13mA。
  保險管FUSE?焖俜磻1A。
  可調電阻RP1和RP2。用精密可調的。
  諧振電容C8。瓷介電容耐壓不小于63V。
  整流橋D5-D8。用高頻開關管1N4148。
  精密電壓源。TL431。
  運放IC3。OPA335,TI公司的軌對軌精密單運放。
  晶體管Q3、Q4和Q5。要求漏電流小于0.lμA,放大倍數大于200,圖中已標型號。
  發光管LED2。普亮(紅),正向VA特性盡可能陡直(動態電阻小,穩壓特性好)。
  發送線圈L1。用Ulmm的漆包線在U66mm的圓柱體(易拉罐正好)上密繞20匝,用502膠適當粘接,脫胎成桶形線圈。
  接收線圈L2。用U0.4mm的漆包線在同樣的圓柱體上密繞20匝,脫胎后整理成密圈形然后粘接固定。這是為了使接收單元盡可能薄型化。
  無線傳能充電器的主要設計目標是提高傳能設備的功率和效率,以及較完善的充電控制功能,不追求較遠的傳輸距離,設計傳輸距離為lcm~5cm,即所謂微距傳送。在信息的無線傳送盛行了百年之后,在一定條件和范圍內的電能無線傳送將會開始流行。本裝置將在電能無線傳送方面提供一定的引導和啟發作用。

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