無(wú)線(xiàn)充電系統電子電路設計圖典藏版

　　無(wú)線(xiàn)充電系統主要利用電磁感應原理。 電磁感應方案就是利用變壓器原理， 通過(guò)初、次級線(xiàn)圈的感應來(lái)實(shí)現電能的傳輸。 基于這種方式的無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統主要有三大部分組成，即能量發(fā)送端、無(wú)接觸變壓器、能量接收端。當發(fā)送線(xiàn)圈中通以交變電流，該電流在將在周?chē)橘|(zhì)中形成一個(gè)交變磁場(chǎng)， 接收線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢可供電給移動(dòng)設備或者給電池充電。這種方案的特點(diǎn)是能量接收端和次級線(xiàn)圈相連，可靈活移動(dòng)，電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現，可用于距離要求不高但又不需要機械和電氣連接的場(chǎng)合。

　　無(wú)線(xiàn)充電系統由電源電路、高頻振蕩電路、高頻功率放大電路、發(fā)射、接收線(xiàn)圈和高頻整流濾波電路 5 部分組成，系統框架如下圖（1）所示，最后給可充電電池充電。從無(wú)線(xiàn)電路傳輸的原理上看，電能、磁能隨著(zhù)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。

　　高頻振蕩電路設計

　　用CMOS 電路六反相器 CD4069(＄0.1125) 的晶體振蕩電路CD4069 構成的兩種晶體振蕩電路如圖（2）所示

　　用CD4069產(chǎn)生高頻振蕩比LC振蕩電路的效果要好

　　功率放大器的設計

　　電路如圖（3）所示

　　場(chǎng)效應管屬于電壓控制元件，是一種類(lèi)似于電子管的三極管，與雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應晶體管具有輸入阻抗高，輸入功耗小，溫度穩定性好，信號放大穩定性好，信號失真小，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)效應管電路中三個(gè)電阻 R1、R2、R3 并聯(lián)接到場(chǎng)效應管的柵極 G， 前級的高頻振蕩電路也接到 G； 原級 S 直接接地； 漏極 D 接LC 振蕩電路，其諧振頻率和前級的高頻振蕩頻率相同。

　　發(fā)射、接收線(xiàn)圈電路流程圖 4 如下所示

　　發(fā)射和接收線(xiàn)圈都采用直徑0.5ram左右的漆包線(xiàn)繞 12 匝， 線(xiàn)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換為射頻功率信號，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的能量后對其進(jìn)行處理的模塊。為了滿(mǎn)足實(shí)際應用的需求，需要將接收到的射頻信號進(jìn)行整流、濾波、降壓以及穩壓處理，處理之后的直流電壓方可供其他負載使用。該模塊主要包括整流電路以及降壓電路。

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　　無(wú)線(xiàn)供電電路的選擇方案

　　CD4069 的晶體振蕩電路和功率場(chǎng)效應管組成的無(wú)線(xiàn)充電電路。

　　電路如圖（6）所示

　　該充電電路的 CD400(＄0.1125) 系列的 CMOS 電路的極限電壓時(shí) 18v，不穩的的交流 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壓集成電路7805 提供。CMOS 電路所有不用的輸入端接上適當的邏輯電平，晶體振蕩接成單門(mén)振蕩器，振蕩輸出經(jīng)二級緩沖后送到功率場(chǎng)效應管的柵極 G，開(kāi)始為保護場(chǎng)效應管，柵極電路上設置偏壓和泄漏電路，保證電路穩定工作。

　　實(shí)驗步驟

　　按照下圖連接線(xiàn)路，連接好以后進(jìn)行調試。

　　設計總結

　　該實(shí)驗能夠點(diǎn)亮發(fā)光二極管且能給充電電池充電，基本達到實(shí)驗要求但發(fā)射線(xiàn)圈與接收線(xiàn)圈之間的感應距離不太長(cháng)，因此具有改進(jìn)余地。例如可以在發(fā)射電路中再接一個(gè)功率放大電路使發(fā)射線(xiàn)圈的功率變大。

　　仿真后：