可自動(dòng)斷電的智能無(wú)線(xiàn)充電器設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)概述

1.1 當(dāng)前充電模式情況

在電子科技技術(shù)高速發(fā)展的今天，全球范圍內(nèi)的手機(jī)用戶(hù)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了33億，再加上MP3、MP4等其他周邊電子產(chǎn)品，平均不到2人就擁有一個(gè)需要充電的便攜式電子產(chǎn)品。目前普遍使用的都是數(shù)據(jù)線(xiàn)插接式充電，這種充電方式數(shù)據(jù)線(xiàn)接口用久了通常會(huì)有觸不良等現(xiàn)象，而且單個(gè)充電器適應(yīng)面不廣，因不同的類(lèi)型電子產(chǎn)品需要使用不同的充電器，充電時(shí)還要尋找合適的插口和理順接線(xiàn)，真可謂費(fèi)時(shí)費(fèi)力；各種便攜式電子產(chǎn)品的充電是一件令人頭痛的麻煩事。為了改良上面的現(xiàn)象，研發(fā)智能無(wú)線(xiàn)充電器是很有必要的。

1.2 作品簡(jiǎn)介及優(yōu)點(diǎn)

智能無(wú)線(xiàn)充電器利用電磁感應(yīng)原理，是非接觸充電系統(tǒng)，不再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)（充電線(xiàn)）傳輸電能，而是無(wú)線(xiàn)傳輸方式充電。沒(méi)有充電所用的物理接口，與一般充電器相比，避免了插線(xiàn)或拔電池的麻煩，具有一般充電器的工作原理；作品采用一（充電器）對(duì)多（感應(yīng)負(fù)載）充電、智能充電的設(shè)計(jì)思想；無(wú)線(xiàn)充電器對(duì)負(fù)載充電時(shí)，指示燈將由綠燈轉(zhuǎn)換為七彩燈，手機(jī)也正確顯示充電狀態(tài)并智能完成充過(guò)程（實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為手機(jī)）。本充電器可以同時(shí)對(duì)多個(gè)負(fù)載充電，可以自動(dòng)感應(yīng)是否有負(fù)載充電，達(dá)到自動(dòng)充電，充滿(mǎn)電后10秒自動(dòng)斷電，達(dá)到智能化；從而大大方便了用戶(hù)。智能無(wú)線(xiàn)充電器使用十分方便、一個(gè)充電器就可以滿(mǎn)足一個(gè)家庭的需要，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值、成本低廉（與一般充電器價(jià)格相差不多）等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在世界上許多大公司（如Sony，Intel，apple，飛利普等）也正在火熱研究中；智能無(wú)線(xiàn)充電必將是取代物理直插的發(fā)展方向，將肯定受到人們的歡迎和重視。

基于以上思路，充分運(yùn)用所學(xué)電子技術(shù)知識(shí)，經(jīng)過(guò)老師悉心指導(dǎo)。設(shè)計(jì)、制作智能無(wú)線(xiàn)充電器，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）成本低廉

電路由脈沖產(chǎn)生部分、功率放大部分，濾波部分、比較部分及發(fā)射和接收部分組成，每部分只是幾個(gè)小元件組成，制作簡(jiǎn)單。

（2）一對(duì)多充電

一臺(tái)充電器可以對(duì)多個(gè)負(fù)載充，一個(gè)家庭購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)充電器就可以滿(mǎn)足全家人使用，隨著負(fù)載的增加，工作效率也會(huì)增高，因此可以節(jié)約用電同時(shí)亦可減少不必要的開(kāi)銷(xiāo)。

（3）方便性

與一般充電器相比，減少了插拔的麻煩，同時(shí)亦避免了接口不適用，接觸不良等現(xiàn)象，老年人也能很方便地使用。

（4）智能化

只要把感應(yīng)負(fù)載往充電器上面放，就可以自動(dòng)感應(yīng)充電，通過(guò)信息反饋，當(dāng)感應(yīng)負(fù)載滿(mǎn)電后，自動(dòng)斷電，實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程智能化。

2. 工作原理概述

2.1 系統(tǒng)模塊

無(wú)線(xiàn)充電器利用電磁感應(yīng)原理。通過(guò)NE555D芯片產(chǎn)生一個(gè)36.7K的脈沖頻率（因?yàn)榻?jīng)過(guò)調(diào)試在36.7K頻率時(shí)，效率達(dá)到最高），IRFP460功率放大，使發(fā)射線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)接收線(xiàn)圈靠近時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過(guò)全波整流和穩(wěn)壓，得到負(fù)載 （手機(jī)）所需要的充電電壓和電流。發(fā)射線(xiàn)圈的電流會(huì)隨著感應(yīng)負(fù)載的增加而增大，通過(guò)運(yùn)放把0.33歐的負(fù)載電壓23倍放大，再經(jīng)過(guò)1N4148整流濾波得到電壓U1與基準(zhǔn)源Uo比較。充電時(shí)，U1大于Uo七彩燈閃亮，表示正在充電；空負(fù)載或充滿(mǎn)電時(shí)，U1小于Uo，綠燈亮，若10秒鐘后沒(méi)有感應(yīng)負(fù)載，自動(dòng)斷電；按一下復(fù)位鍵則充電器重新啟動(dòng)。 具體電路分析如下：

2.1.1 NE555D脈沖發(fā)生器模塊

如圖1，根據(jù) T =（R1+Rp）C1，f = 1/T，調(diào)節(jié)Rp使NE555D輸出一個(gè)36.7KHZ的脈沖頻率。

圖1 NE555D脈沖發(fā)生器模塊

2.1.2 功率放大及無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊

主要把NE555D產(chǎn)生的一個(gè)36.7KHZ的脈沖功率放大，經(jīng)發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)射出去。當(dāng)脈沖為高電平時(shí)，Q12柵極為高電平，Q12導(dǎo)通，此時(shí)Q8飽和，Uceq電壓只有0.67V，經(jīng)D10-4148后Q1柵極電壓為0，Q1截止。當(dāng)脈沖為低電平時(shí)，Q8、Q12同時(shí)截止，電流直接由R16 D10 Q1，Q1導(dǎo)通。整個(gè)過(guò)程中Q1與Q12均以一開(kāi)一關(guān)的形式工作。電路如圖2：

圖2 功率放大及無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊

2.1.3 感應(yīng)線(xiàn)圈模塊

如圖3，當(dāng)感應(yīng)線(xiàn)圈靠近發(fā)射線(xiàn)圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過(guò)全波整流后，根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的充電電壓，可選擇不同的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，再經(jīng)三極管Q100放大電流后供給不同電子產(chǎn)品充電。

圖3 感應(yīng)線(xiàn)圈模塊