無線充電器的設計制作--Wireless battery charger發(fā)布: | 作者: | 來源: | 查看:192次 | 用戶關注:無線充電電路圖 本無線充電器由電能發(fā)送電路和電能接收與充電控制電路兩部分構成,。將直流電轉換成高頻交流電,然后通過沒有任何有線連接的原,、副線圈之間的互感耦合實現(xiàn)電能的無線饋送,。基本方案如下圖所示,。 1.電能發(fā)送部分 如下圖.無線電能發(fā)送單元的供電電源有兩種:220V交流和24V直流(如汽車電源),,由繼電器J選擇,。按照交流優(yōu)先的原則,圖中繼電器J的常閉觸點與直流(電池BT1)連接,。正常情況下S3處于接通狀態(tài),。
本無線充電器由電能發(fā)送電路和電能接收與充電控制電路兩部分構成。將直流電轉換成高頻交流電,,然后通過沒有任何有線連接的原,、副線圈之間的互感耦合實現(xiàn)電能的無線饋送?;痉桨溉缦聢D所示,。
1.電能發(fā)送部分
如下圖.無線電能發(fā)送單元的供電電源有兩種:220V交流和24V直流(如汽車電源),由繼電器J選擇,。按照交流優(yōu)先的原則,,圖中繼電器J的常閉觸點與直流(電池BT1)連接。正常情況下S3處于接通狀態(tài),。 當有交流供電時,,整流濾波后的約26V直流使繼電器J吸合,,發(fā)送電路單元便工作于交流供電方式,此時直流電源BT1與電能發(fā)送電路斷開,,同時LED1(綠色)發(fā)光顯示這一狀態(tài),。經繼電器J選擇的+24V直流電,主要為發(fā)射線圈L1供電,,此外,,經ICl(78L12)降壓后為集成電路IC2供電,為保證J的動作不影響發(fā)送電路的穩(wěn)定工作,,電容C2的容量不得小于2200μF,。電能的無線傳送實際上是通過發(fā)射線圈Ll和接收線圈L2的互感作用實現(xiàn)的,這里L1與L2構成一個無磁芯的變壓器的原,、副線圈,。為保證足夠的功率和盡可能高的效率,應選擇較高的調制頻率,,同時要考慮到器件的高頻輸出的高電位一方面使Q4飽和,,從而在LED2兩端得到約2V的穩(wěn)定電壓特性,經實驗選擇1.6MHz較為合適,。
IC2為CMOS六非門CD4069,,這里只用了三個非門,由Fl,、F2構成方波振蕩器,,產生約1.6MHz的方波,經F3緩沖并整形,,得到幅度約11V的方波來激勵VMOS功放管IRF640,,足以使其工作在開關狀態(tài)(丁類),以保證盡可能高的轉換效率,。為保證它與L1C8回路的諧振頻率一致,,可將C4定為l00pF,Rl待調,。為此將Rl暫暫為3kΩ,,并串人可調電阻RP1。在諧振狀態(tài),,盡管激勵是方波,,但Ll中的電壓是同頻正弦波。
由此可見,,這一部分實際上是個變頻器,,它將50Hz的正弦波轉變成1.6MHz的正弦波。
2.電能接收與充電控制部分
在正常情況下,,接收線圈L2與發(fā)射線圈Ll相距不過幾cm,,且接近同軸,,此時可獲得較高的傳輸效率。電能接收與充電控制電路單元的原理如下圖所示,。L2感應得到的1.6MHz的正弦電壓有效值約有16V(空載),。經橋式整流(由4只1N4148高頻開關二極管構成)和C5濾波,得到約20V的直流,。作為充電控制部分的唯一電源,。由R4,RP2和TL431構成精密參考電壓4.15V(鋰離子電池的充電終止電壓)經R12接到運放IC3的同相輸入端③,。當IC2的反相輸入端②低于4.15V時(充電過程中),,IC3輸出的高電位一方面使Q4飽和,從而在LED2兩端得到約2V的穩(wěn)定電壓(LED的正向導通具有穩(wěn)壓特性),,Q5與R6,、R7便據(jù)此構成恒流電路I0=(2-0.7)/(R6+R7)。另一方面R5使Q3截止,,LED3不亮,。 當電池充滿(略大于4.15V)時,IC3的反相輸入端②略高于4.15V,。運放便輸出低電位,,此時Q4截止,恒流管Q5因完全得不到偏流而截止,,因而停止充電,。同時運放輸出的低電位經R8使Q3導通,點亮LED3作為充滿狀態(tài)指示,。
兩種充電模式由R6,、R7決定??斐銲c=30mA,此時R7被充電模式選擇開關SW短路,。此時R6=(2-07y0.03×438,;慢充(SW斷開)I0=10mA,因而R6+R7=(2-0.7)/0.01×1308,,這樣R7=130-43=87,。這個非序列值可以在E24序列電阻的標稱值為918的電阻中找到,就用918的也行,。
繼電器J供電DC24V,,經測量其可靠吸合電流為13mA。
保險管FUSE,??焖俜磻?A。
可調電阻RP1和RP2,。用精密可調的,。
諧振電容C8。瓷介電容耐壓不小于63V,。
整流橋D5-D8,。用高頻開關管1N4148。
精密電壓源,。TL431,。
晶體管Q3、Q4和Q5,。要求漏電流小于0.lμA,,放大倍數(shù)大于200,圖中已標型號,。
發(fā)光管LED2,。普亮(紅),正向VA特性盡可能陡直(動態(tài)電阻小,,穩(wěn)壓特性好),。
發(fā)送線圈L1。用Ulmm的漆包線在U66mm的圓柱體(易拉罐正好)上密繞20匝,,用502膠適當粘接,,脫胎成桶形線圈。
接收線圈L2,。用U0.4mm的漆包線在同樣的圓柱體上密繞20匝,,脫胎后整理成密圈形然后粘接固定。這是為了使接收單元盡可能薄型化,。
無線傳能充電器的主要設計目標是提高傳能設備的功率和效率,,以及較完善的充電控制功能,不追求較遠的傳輸距離,,設計傳輸距離為lcm~5cm,,即所謂微距傳送。在信息的無線傳送盛行了百年之后,在一定條件和范圍內的電能無線傳送將會開始流行,。本裝置將在電能無線傳送方面提供一定的引導和啟發(fā)作用,。 |
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