基于C51短距离无线供电装置设计

摘要：本文在电源发射电路、接收电路、检测显示电路3部分组成的无线供电模块的基础上，主要介绍了基于C51单片机无线传输系统效率检测的应用，较好的实现无线传输的功能，传输效率较高且达到预期目标。

叙词：关键词：无线供电 C51 传输效率

Abstract：Abstract: This paper is based on wireless power supply module, which consist of power transmitting circuit, receiving circuit, detection circuit. And this paper mainly introduces the wireless transmission system based on C51 MCU application efficiency of detection, and realize the wireless transmission function. Meanwhile, it has high transmission efficiency and reach the expected goal.

Keyword：Wireless power supply, C51, Transmission efficiency

1引言

无线供电是一种方便、安全的供电装置，之间不需要任何物理连接，当发送端产生的振荡磁场频率和接收端的固有频率相同时，接收端就产生共振，从而实现了能量的传输。现在已经用于一些小的家电中，也许在不久的将来将用于室内供电和城市的供电，彻底代替电线，应用前景广泛。本文主要阐述近距离无线供电，具有低功耗、安全等特点，通过单片机检测[1]更好的增加了它的可靠性。

2系统方案设计

无线供电演示装置的设计制作。该电路由电源发射电路、接收电路、检测显示电路三部分组成[2]。

2.1方案论证与选择

方案1：震荡电路

发射电路用NE555产生可以调节频率的对称方波，接L298放大和恒流源模块产生电压12v、频率20MHZ的方波信号作为发射部分。接收部分由大电感线圈与整流肖特基二极管构成。检测部分由STC89c51控制AD tcl2543采集电压电流信号[3]。

此方案电路结构简单元件较少，易于控制，成本低。

方案2： 斩波电路

发射电路利用IGBT对直流电源逆变，进行斩波控制，产生交流信号作为发射信号。接收部分同方案1，检测部分主要是AD芯片选用MAX197。

此方案机构简单，但是IGBT的开关频率难于控制，且IGBT价格不合适。

比较上述方案，震荡电路结构简单易于实现，检测部分AD芯片价格合适，整个电路容易实现，所以选择方案1。系统整体框图见图1。

图 1 系统整体框图

2.2整体电路设计

(1)发射电路

用NE555产生可以调节频率的对称方波，接L298放大和恒流源模块产生电压12v、频率20MHZ的方波信号作为震荡部分, 主要是产生高频。

(2)功率输出电路

由于输出驱动信号电压、电流、频率较大，需要一定输出功率驱动线圈，因此，最后需要功率输出电路。可以采用分立大功率晶体管搭建输出电路，也可以使用电机驱动桥式电路集成模块。选择时需要注意电路的频率响应应该大于20kHz，输出功率大于2W。

(3)电流控制

电流控制电路控制输出电流在 100mA左右稳定，不随着电源的变化而发生波动。恒流输出控制不需要特别的精确。一般要求不高的情况下，可以使用限流电阻控制电流的稳定。

图 2 震荡电路及发射部分电路

(4)电源

电源部分电路见图3。

图 3 电源电路部分电路

(5)接收电路

接收部分由大电感线圈、整流肖特基二极管构成。

图 4 接收部分电路

(6)检测电路及单片机选择

STC89C51和12的AD芯片TCL2543功能满足要求价格便宜。显示部分用1602显示检测的电压和电流。

图 5 控制检测显示部分电路

3硬件电路的制作及元件选取

3.1电源的选取

输入直流电压高于所充电池电压8伏即可。如图3中R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止，LED将熄灭。为保证电池能够充足，在指示灯熄灭后继续充(1—2)h。使用时给Q2、Q3装上合适的散热器。本电路的优点：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池.通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W2可以对充电电流进行大范围调节。缺点是无过电流放电控制电路。

3.2发射电路元件的选取

(1)震荡电路选取NE555、L298 构成，因为NE555最大能成生500MHE，经过L298的放大作用足以产生我们需要的功率。

F =1.44/(R1+RP1)C2 (1)

依照上式可以控制555芯片的频率。

(2)发射电路中的耦合线圈

发射线圈的制作：在直径40mm的圆环上绕20圈，(25~30)μH(电感量小时接收输出电流大，电感量大时接收输出电流稍小)。发射模块工作电流随接收负载电流的大小自动增减。

3.3接收电路元件的选取

(1) 接收线圈的制作

接收线圈选用发射线圈同样大小匝数绕制，在确定距离后调整线圈的匝数至接收电压稍高