多种无线充电模块电子电路设计组合

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        TOP1 采用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器

　　采用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器的监测控制核心，通过开关选择充电的速度，实现快速充电和常态充电功能，电能充满后给出充满提示且自动停止充电。无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，或用24V直流电端直接为系统供电。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，具有最好的能量传输效果。通过2个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电。交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。

　　

　　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。采用NE555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构成。振荡线圈按要求用直径为0．80mm的漆包线密绕20圈，直径约为6．5cm，实测电感值约为 142uH，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。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。

　　振荡信号发生器：

　　

　　谐振功率放大器：

　　

　　接收电路：电能经过线圈接收后，高频交流电压经快速二极1N4148进行全波整流，3300F的电容滤波， 再用5．1V稳压二极管稳压，输出直流电为充电器提供较为稳定的工作电压。因为Uc（t）= 1 C ∫i（t）dt， 为了准确控制充电时间，我们在设计中采用恒流充电的方法，可以保证充电电流大致为一常数I，上述电容电压与时间的关系可表示为：Uc（t）= I C t。根据题设要求，充电时间应满足快充小于30S， 慢充控制在120±20S，计算出快充、慢充所需电流大小快I1、慢I2分别为：I1=22000μF&TImes;3V/30S≈2．2mAI2=22000μF&TImes;3V/120S≈0．55mA ，二极管D1、D2的导通电压基本不变，故可作为电压基准，约为1．4V。各电压关系为：UR+UEB=UD1+UD2≈1．4V

　　

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　  TOP2　基于NE555D芯片无线充电模块电路

　　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：

　　1 NE555D脉冲发生器模块 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。

　　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。

    3 感应线圈模块 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