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一款无线充电电路的设计与制作

[日期:2015-09-18] 来源:  作者:成都 电友 [字体: ]

  1.电路方案

      将直流电转换成高频交流电,然后通过没有任何有有线连接的原、副线圈之间的互感耦合实现电能的无线传送。电路方案如下图所示。
  
  由电能发送模块和电能接收与充电控制模块两部分组成。

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  2.电能发送模块

  电路如下图,无线电能发送模块的供电电源有两种:220V交流和12V直流(如汽车电源),可由继电器J选择。按照交流优先的原则,设定继电器J的常闭触点与直流(电池BT1)连接。
  
  正常情况下S3处于接通状态。当有交流供电时,整流滤波后的约18V直流使继电器J吸合,发送电路单元便工作于交流供电方式,此时直流电源BT1,与电能发送电路断开,同时LED1(绿色)发光显示这一状态。经继电器J选择的+ 24V直流电主要为发射线圈L1供电,?#36865;猓?#32463;IC1( 78L12)降压届为集成电路IC2供电,为保证J的动作不影响发送电路的稳定工作,电容C2的容量不得小于2200μF。电能的无线传送实际上是通过发射线圈L1和接收线圈L2的互感作用实现的,这甩L1与L2构成一个无磁芯的互感器的原、副线圈。为保证足够的功率和尽可能高的效率,应选择较高的调制频率,同时要考虑到器件的高频特性,本方案选择1.6MHz
  
  IC1为CMOS非门CD4069,这里只用了兰个非门,由F1、F2构成方波振荡器,产生约1.6MH z的方波,经F3缓冲并整形,得到幅度约11V的方波来激励VMOS功放管IRF6400足以使其工作在开关状态(丁类),以保证尽可能高的转换效率。对于方波振荡器,振荡频率为:
  
  fu=l/( 1.4R1xC4)

      为保证它与L1、C8回路的谐振频率一致。可将C4定为100 pF,R1待调。为此将R1暂定为3K,并串入可调电阻RP1。在谐振状态,尽管激励是方波,但L1中的电压是同频正弦波。由此可见,这一部分实际上是个变频器,它将50Hz的正弦转变成1.6MHz的正弦。

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     3.电能接收与充电控制模块

    一般情况下,接收线圈L2与发射线圈L1相距不过几厘米并接近同轴放置,这样传输效?#24335;?#39640;。电能接收与充电控制电路单元的原理如图3所示。L2感应得到的1.6MHz的正弦电版有效值约有16V(空载)。
  
  经桥式整流(由4只如IN4148类的高频开关二极管构成)和C5滤波,得到约18V的直流。
  
  作为充电控制部分的唯一电源。由R4、RP2和TIA31构成精密参考电压4.15V(锂离了·电池的充电终止电压)经R12接到运放IC3的同相输入端3。当IC2的反相输入端2低于4.15V时(充电过程中),IC3输出的高电位一方面使Q4饱和从而在LED2两端得到约2V的稳定电压(LED的正向导通具有稳压特性),Q5与R6、R7便据此构成恒流电路,电流为:Io-(2-0.7)1(R6+R7)另一方面R5使Q3截止,LFD3不亮。
  
  当电池充满(约大于4.15V)时,IC3的反相输入端2约高于4.15Vo运放便输出低电位,此时Q4截止,恒流管Q5因完全得不到偏流而截止,因而停止充电。同时运放输出的低电位经R8使Q3导通,点亮LED3作为充满状态指示。两种充电模?#25509;蒖6、R7决定。快充时R7被充电模式选择开关SW短路,此时10-(2-0.70)/R6;慢充时SW断开.10=(2-0.70)/(R6+R7)。
  
  4.线圈制作与调试要点

    发送线圈L1:用φ1mm的漆包线在φ66mm的圆柱体上密绕20匝,用502胶?#23454;闭?#25509;,脱胎成桶形线圈。接收线圈L2:用φ0.4mm的漆包线在同样的圆柱体上密绕20匝,脱胎后整理成密圈形然后粘接固定,使接收模块尽可能薄型化。
  
  无线传能充电电路的主要设计目标是提高传能设备的功率和效率,以及较完善的充电控制功能,不?#38750;?#36739;远的传输距离,设计传输距离为1cm~5cm,即微距传送。本电路仅仅在电能无线传送方面提供一定的引导和启发作用。仅针对小容量锂离子电池和锂聚合物电池,将它推广到大容量电池,并不存在原理性的?#20064;?/p>

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