MSP430無線充電器電路原理解析

現(xiàn)階段，電子設(shè)備諸如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本幾乎都是線充，不僅攜帶不方便，而且成本還比較高。基于MSP430($2.0250) 單片機(jī)的無線充電器設(shè)計(jì)方案，由能量發(fā)送單元和能量接收單元兩大部分組成，利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能無線傳遞的充電器。本無線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是用線圈耦合方式傳遞能量，使接收單元接收到足夠的電能，以保證后續(xù)電路能量的供給。由于無線傳電電壓隨能量發(fā)送單元和接收單元耦合線圈的間距D 在測(cè)試中需要改變，而充電時(shí)間相對(duì)固定，便于控制，所以充電方式上選擇固定電流充電的恒流充電方案。在器件選擇上選擇有多種省電模式，功耗特別省，抗干擾力特強(qiáng)的MSP430($2.0250) 系列超低功耗單片機(jī)MSP430($2.0250)F2274作為無線傳能充電器的監(jiān)測(cè)控制核心芯片，電壓和充電時(shí)間顯示采用低功耗OCM126864—9 液晶屏，以提高充電電路的能量利用效率。

電源切換

直流輸入采用單刀雙閘繼電器，交流上電常開閉合，常閉打開實(shí)現(xiàn)交流優(yōu)先，交流斷電繼電器斷電，常閉閉合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。在切換時(shí)，時(shí)間很短，C1 可提供一定時(shí)間的電量，可以實(shí)現(xiàn)不斷電切換，不影響充電。見圖2 所示。

發(fā)射及接收電路

發(fā)射電路由振蕩信號(hào)發(fā)生器和諧振功率放大器兩部分組成， 見圖3 所示。采用NE555($0.0700) 構(gòu)成振蕩頻率約為510KHZ 信號(hào)發(fā)生器，為功放電路提供激勵(lì)信號(hào);諧振功率放大器由Lc 并聯(lián)諧振回路和開關(guān)管IRF840($0.6202) 構(gòu)成。振蕩線圈按要求用直徑為0.8mm 的漆包線密繞2O 圈，直徑約為6.5cm，實(shí)測(cè)電感值約為142uH ，由， 當(dāng)諧振在510KHZ 時(shí)，與其并聯(lián)的電容c5、c6 約為680P，可用470pF 的固定電容并聯(lián)一個(gè)200PF 的可調(diào)電容，可方便調(diào)節(jié)諧振頻率。

大功率管TRF840 最大電流為8A、完全開啟時(shí)內(nèi)阻為0.85 歐，管子發(fā)熱量大，所以需要加裝散熱片。當(dāng)功率放大器的選頻回路的諧振頻率與激勵(lì)信號(hào)頻率相同時(shí)，功率放大器發(fā)生諧振，此時(shí)線圈中的電壓和電流達(dá)最大值，從而產(chǎn)生最大的交變電磁場(chǎng)。當(dāng)接收線圈與發(fā)射線圈靠近時(shí)，在接收線圈中產(chǎn)生感生電壓，當(dāng)接收線圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振，電壓達(dá)最大值。構(gòu)成了如圖4 所示的諧振回路。實(shí)際上，發(fā)射線圈回路與接收線圈回路均處于諧振狀態(tài)時(shí)，具有最好的能量傳輸效果。

充電電路

如圖5 所示，電能經(jīng)過線圈接收后，高頻交流電壓經(jīng)快速二極1N4148($0.0054) 進(jìn)行全波整流，3300F 的電容濾波，再用5.1v 壓二極管穩(wěn)壓，輸出直流電為充電器提供較為穩(wěn)定的工作電壓。

充電效率是一個(gè)不得不考慮的問題。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以在發(fā)射接收電路的能量傳輸部分做適當(dāng)改進(jìn)，以獲得更高的效率和更遠(yuǎn)的距離;也可以設(shè)計(jì)充電設(shè)備檢測(cè)電路， 在沒有能量接收電路時(shí)能量發(fā)送部分處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)能量接收電路靠近發(fā)送部分時(shí)，激活發(fā)射電路開始充電。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具有無線充電、攜帶方便、成本低、無需布線等優(yōu)勢(shì)，有著廣泛的應(yīng)用前景。