無(wú)線充電器控制板開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

如今智能手機(jī)盛行，其耗電量大，充電頻繁。傳統(tǒng)手機(jī)充電器容易造成手機(jī)USB接口損壞并且十分麻煩。而無(wú)線手機(jī)充電器避免了反復(fù)插接USB接口，使用方便、高檔。

一、無(wú)線充電器原理簡(jiǎn)介

利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)發(fā)射線圈通過(guò)交變電流時(shí)，在線圈周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，此時(shí)接收線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后便可給手機(jī)充電。針對(duì)該原理手機(jī)無(wú)線充電器主要由發(fā)送部分和接收部分組成，發(fā)送部分包含振蕩電路、功放電路和發(fā)射線圈，接收部分包含接收線圈和整流濾波電路。振蕩電路產(chǎn)生電磁振蕩，經(jīng)功放電路進(jìn)行功率放大，振蕩信號(hào)(交變電流)通過(guò)發(fā)送線圈，在發(fā)送線圈周圍便會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；接收線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓處理，然后即可對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電。

二、無(wú)線充電器設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1框圖設(shè)計(jì)

手機(jī)無(wú)線充電器由電源電路、振蕩電路、功放電路、發(fā)射線圈、接收線圈和整流濾波電路5部分組成，系統(tǒng)框架如圖1所示，最后給手機(jī)電池充電。從無(wú)線電路傳輸?shù)脑砩峡?，電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播，要產(chǎn)生電磁波首先要有電磁振蕩，電磁波的頻率越高其向空間輻射能力的強(qiáng)度就越大，電磁振蕩的頻率至少要高于100KHZ，才有足夠的電磁輻射。

無(wú)線充電器電路圖

2.2振蕩電路設(shè)計(jì)

起初采用LC振蕩電路，但振蕩頻率不夠。后采用CMOS電路六反相器CD4069的晶體振蕩電路CD4069構(gòu)成的晶體振蕩電路如圖2所示用CD4069產(chǎn)生高頻振蕩比LC振蕩電路的效果要好。

2.3功率放大器的設(shè)計(jì)

起初采用三極管構(gòu)成功放電路，但溫度性能不夠穩(wěn)定，后采用場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管屬于電壓控制元件，是一種類似于電子管的三極管，與雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有輸入阻抗高，輸入功耗小，溫度穩(wěn)定性好，信號(hào)放大穩(wěn)定性好，信號(hào)失真小，噪聲低等特點(diǎn)，而且其放大特性也比電子三極管好，圖3功率場(chǎng)效應(yīng)管電路中三個(gè)電阻R1、R2、R3并聯(lián)接到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極G，前級(jí)的高頻振蕩電路也接到G；原級(jí)S直接接地；漏極D接LC振蕩電路，其諧振頻率和前級(jí)的高頻振蕩頻率相同。電路如圖3所示。

無(wú)線充電器功率放大電路

2.4發(fā)射、接收線圈電路設(shè)計(jì)

發(fā)射和接收線圈都采用直徑0.5ram左右的漆包線繞12匝，線圈直徑約為80r。發(fā)射模塊的作用是將直流能量高效率地轉(zhuǎn)換為射頻功率信號(hào)，以便接收電路能夠充分利用能量接收模塊是在接收到前級(jí)的能量后對(duì)其進(jìn)行處理的模塊。為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，需要將接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行整流、濾波、降壓以及穩(wěn)壓處理，處理之后的直流電壓方可供其他負(fù)載使用。該模塊主要包括整流電路以及降壓電路。

2.5手機(jī)無(wú)線充電器的整體原理圖

CD4069的晶體振蕩電路和功率場(chǎng)效應(yīng)管組成的無(wú)線充電電路。該充電電路的CD400系列的CMOS電路的極限電壓時(shí)18v，不穩(wěn)的的交流12v電壓整流濾波后的空載電壓可能會(huì)超過(guò)18v，所以CD4069的電源電壓用三端穩(wěn)壓集成電路7805提供。CMOS電路所有不用的輸入端接上適當(dāng)?shù)倪壿嬰娖?，晶體振蕩接成單門振蕩器，振蕩輸出經(jīng)二級(jí)緩沖后送到功率場(chǎng)效應(yīng)管的柵極G，開(kāi)始為保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管，柵極電路上設(shè)置偏壓和泄漏電路，保證電路穩(wěn)定工作。

總結(jié)及展望

該產(chǎn)品已經(jīng)完成，能夠給手機(jī)無(wú)線充電，無(wú)線距離為3cm，若需更大距離，需要增加線圈圈數(shù)并增加功放電路級(jí)數(shù)，以使發(fā)射線圈周圍產(chǎn)生更強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，以便接收線圈在更遠(yuǎn)的距離接收。接收線圈可以嵌入手機(jī)內(nèi)，線圈可透過(guò)后蓋接收信號(hào)(已測(cè)試成功)。若能將該產(chǎn)品生產(chǎn)上市，相信各種手機(jī)會(huì)在生產(chǎn)時(shí)內(nèi)嵌接收線圈，以迎合手機(jī)無(wú)線充電器，使用會(huì)更方便，甚至?xí)惺謾C(jī)廠商買斷無(wú)線充電器產(chǎn)權(quán)，以無(wú)線充電作為手機(jī)的特有賣點(diǎn)。

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