成本17元,电磁感应式智能无线充电器设计.pdf

成本17元，电磁感应式智能无线充电器设计 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 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R16D10Q1，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，R