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MSP430无线充电器电路原理解析

文章出处:电子市场 发布时间: 2015-2-11 13:41:04 | 5247 次阅读 | 3次推荐 | 0条留言

    现阶段,电子设备诸如智能手机、平板电脑、笔记本几乎都是线充,不仅携带不方便,而且成本还比较高。基于MSP430($2.0250) 单片机的无线充电器设计方案,由能量发送单元和能量接收单元两大部分组成,利用电磁感应原理实现电能无线传递的充电器。本无线充电系统的设计是用线圈耦合方式传递能量,使接收单元接收到足够的电能,以保证后续电路能量的供给。由于无线传电电压随能量发送单元和接收单元耦合线圈的间距D 在测试中需要改变,而充电时间相对固定,便于控制,所以充电方式上选择固定电流充电的恒流充电方案。在器件选择上选择有多种省电模式,功耗特别省,抗干扰力特强的MSP430($2.0250) 系列超低功耗单片机MSP430($2.0250)F2274作为无线传能充电器的监测控制核心芯片,电压和充电时间显示采用低功耗OCM126864—9 液晶屏,以提高充电电路的能量利用效率。

    电源切换

    直流输入采用单刀双闸继电器,交流上电常开闭合,常闭打开实现交流优先,交流断电继电器断电,常闭闭合,实现自动切换。在切换时,时间很短,C1 可提供一定时间的电量,可以实现不断电切换,不影响充电。见图2 所示。

    发射及接收电路

    发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成, 见图3 所示。采用NE555($0.0700) 构成振荡频率约为510KHZ 信号发生器,为功放电路提供激励信号;谐振功率放大器由Lc 并联谐振回路和开关管IRF840($0.6202) 构成。振荡线圈按要求用直径为0.8mm 的漆包线密绕2O 圈,直径约为6.5cm,实测电感值约为142uH ,由, 当谐振在510KHZ 时,与其并联的电容c5、c6 约为680P,可用470pF 的固定电容并联一个200PF 的可调电容,可方便调节谐振频率。

    大功率管TRF840 最大电流为8A、完全开启时内阻为0.85 欧,管子发热量大,所以需要加装散热片。当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信号频率相同时,功率放大器发生谐振,此时线圈中的电压和电流达最大值,从而产生最大的交变电磁场。当接收线圈与发射线圈靠近时,在接收线圈中产生感生电压,当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相同时产生谐振,电压达最大值。构成了如图4 所示的谐振回路。实际上,发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时,具有最好的能量传输效果。

    充电电路

    如图5 所示,电能经过线圈接收后,高频交流电压经快速二极1N4148($0.0054) 进行全波整流,3300F 的电容滤波,再用5.1v 压二极管稳压,输出直流电为充电器提供较为稳定的工作电压。

    充电效率是一个不得不考虑的问题。本设计系统可以在发射接收电路的能量传输部分做适当改进,以获得更高的效率和更远的距离;也可以设计充电设备检测电路, 在没有能量接收电路时能量发送部分处于睡眠状态,当能量接收电路靠近发送部分时,激活发射电路开始充电。本设计系统达到了设计要求,具有无线充电、携带方便、成本低、无需布线等优势,有着广泛的应用前景。

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