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智能无线充电器方案开发
发布日期：2020-04-10 16:02:19 作者：安浩芯科技 浏览次数：121
智能无线充电器方案开发
大家好，我是小编。在电子科技技术高速发展的今天，全球范围内的手机用户数量已经达到了33亿，再加上MP3、MP4等其他周边电子产品，平均不到2人就拥有一个需要充电的便携式电子产品。目前普遍使用的都是数据线插接式充电，这种充电方式数据线接口用久了通常会有触不良等现象，而且单个充电器适应面不广，因不同的类型电子产品需要使用不同的充电器，充电时还要寻找合适的插口和理顺接线，真可谓费时费力；各种便携式电子产品的充电是一件令人烦躁的麻烦事。为了改良上面的现象，研发智能无线充电器是很有必要的。
智能无线充电器的工作原理
智能无线充电器利用电磁感应原理，是非接触充电系统，不再通过导线（充电线）传输电能，而是无线传输方式充电。没有充电所用的物理接口，与一般充电器相比，避免了插线或拔电池的麻烦，具有一般充电器的工作原理；作品采用一（充电器）对多（感应负载）充电、智能充电的设计思想；无线充电器对负载充电时，指示灯将由绿灯转换为七彩灯，手机也正确显示充电状态并智能完成充过程（实验产品为手机）。
本充电器可以同时对多个负载充电，可以自动感应是否有负载充电，达到自动充电，充满电后10秒自动断电，达到智能化；从而大大方便了用户。智能无线充电器使用十分方便、一个充电器就可以满足一个家庭的需要，具有较高的推广应用价值、成本低廉（与一般充电器价格相差不多）等优点，现在世界上许多大公司也正在火热研究中；智能无线充电必将是取代物理直插的发展方向，将肯定受到人们的欢迎和重视。
1.1 系统模块
无线充电器利用电磁感应原理。通过某芯片产生一个36.7K的脉冲频率（因为经过调试在36.7K频率时，效率达到高），IRFP460功率放大，使发射线圈产生磁场，当接收线圈靠近时，产生感应电流，经过全波整流和稳压，获取负载 （手机）所需要的充电电压和电流。发射线圈的电流会随着感应负载的增加而增大，通过运放把0.33欧的负载电压23倍放大，再经过1N4148整流滤波取得电压U1与基准源Uo比较。充电时，U1大于Uo七彩灯闪亮，表示正在充电；空负载或充满电时，U1小于Uo，绿灯亮，若10秒钟后没有感应负载，自动断电；按一下复位键则充电器重新启动。
具体电路分析如下：
1.1.1 NE555D脉冲发生器模块 根据T=（R1+Rp）C1，f=1/T，调节RP使NE555D输出一个36.7KHZ的脉冲频率。
1.1.2 功率放大及无线发射模块
主要把NE555D产生的一个36.7KHZ的脉冲功率放大，经发射线圈发射出去。当脉冲为高电平时，Q12栅极为高电平，Q12导通，此时Q8饱和，Uceq电压只有0.67V，经D10-4148后Q1栅极电压为0，Q1截止。当脉冲为低电平时，Q8、Q12同时截止，电流直接由R16 D10 Q1，Q1导通。整个过程中Q1与Q12均以一开一关的形式工作。
1.1.3 感应线圈模块 当感应线圈靠近发射线圈时，就会产生感应电流，经过全波整流后，根据不同的电子产品的充电电压，可选择不同的稳压二极管稳压，再经三极管Q100放大电流后供给不同电子产品充电。
1.1.4 充电检测模块 当有感应负载时，R20（0.33欧）电阻上的电压会增大，经运放U2A放大A=1+R5/R6=23倍后，电压变化明显，再经过1N4148整流滤波，得电压U1与基准源U。比较，此时U1＞U。，运放输出Ui为高电平，七彩灯闪烁；当感应负载充满电（或没有感应到负载），此时U1＜U。，运放输出Ui为低电平，绿灯亮。
本方案给出的智能无线充电器方案中，具有如下优点：
1、从理论来说，无线充电技术对人体无害处，无线充电使用的共振原理是磁场共振，只在以同一频率共振的线圈之间传输，而其他装置无法接受波段，另外，无线充电技术使用的磁场本身就是对人体无害的。但无线充电技术毕竟是新型的充电技术，很多人都会担忧无线充电技术会像当初Wi-Fi和手机天线杆刚出现一样，其实技术本身是无害的。
2、无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的电场和磁场中传输电能，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。
3、这一系统可以在未来取得广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。
4、转化率一直是很多人担心的问题，麻省理工学院通过研究表明，无线充电技术的损耗比起有线充电技术来说更低。无线充电转化率比起有线要高几个百分点。高转化，也是无线充电器得以在全球进行应用的关键因素。但无线充电技术也受到距离的限制，未来发展，必然需要解决远距离传送对于波段和磁场范围的准确定位问题。
5、核心芯片是无线充电技术在产品应用的难点之一。准确辐射范围控制，磁场频率大小，其它控制等都是由芯片实现。
（1）成本低廉
电路由脉冲产生部分、功率放大部分，滤波部分、比较部分及发射和接收部分组成，每部分只是几个小元件组成，制作简单。
（2）一对多充电
一台充电器可以对多个负载充，一个家庭购买一台充电器就可以满足全家人使用，随着负载的增加，工作效率也会增加，因此可以节约用电同时亦可减少不必要的开销。
（3）方便性
与一般充电器相比，减少了插拔的麻烦，同时亦避免了接口不适用，接触不良等现象，老年人也能很方便地使用。
（4）智能化
只要把感应负载往充电器上面放，就可以自动感应充电，通过信息反馈，当感应负载满电后，自动断电，实现充电过程智能化。
无线充电将大大改进我们的生活。无线充电技术取得推广后，人们只需要一个充电器就可以给所有的设备都进行充电。而且，随着这项技术的不断推广，无线充电发射器可以在我们生活、居住、工作的每个地方很便利地找到，甚至可以在汽车、飞机上、宾馆里、办公地点安置充电发射器，这意味着人们不用再随身携带任何电线，即可随时随地为自己的电器进行充电。
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