MSP430無(wú)線(xiàn)充電器電路原理解析

　　現階段，電子設備諸如智能手機、平板電腦、筆記本幾乎都是線(xiàn)充，不僅攜帶不方便，而且成本還比較高?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/MSP430">MSP430 單片機的無(wú)線(xiàn)充電器設計方案，由能量發(fā)送單元和能量接收單元兩大部分組成，利用電磁感應原理實(shí)現電能無(wú)線(xiàn)傳遞的充電器。本無(wú)線(xiàn)充電系統的設計是用線(xiàn)圈耦合方式傳遞能量，使接收單元接收到足夠的電能，以保證后續電路能量的供給。由于無(wú)線(xiàn)傳電電壓隨能量發(fā)送單元和接收單元耦合線(xiàn)圈的間距D 在測試中需要改變，而充電時(shí)間相對固定，便于控制，所以充電方式上選擇固定電流充電的恒流充電方案。在器件選擇上選擇有多種省電模式，功耗特別省，抗干擾力特強的MSP430 系列超低功耗單片機MSP430F2274作為無(wú)線(xiàn)傳能充電器的監測控制核心芯片，電壓和充電時(shí)間顯示采用低功耗OCM126864—9 液晶屏，以提高充電電路的能量利用效率。

　　電源切換

　　直流輸入采用單刀雙閘繼電器，交流上電常開(kāi)閉合，常閉打開(kāi)實(shí)現交流優(yōu)先，交流斷電繼電器斷電，常閉閉合，實(shí)現自動(dòng)切換。在切換時(shí)，時(shí)間很短，C1 可提供一定時(shí)間的電量，可以實(shí)現不斷電切換，不影響充電。見(jiàn)圖2 所示。

　　發(fā)射及接收電路

　　發(fā)射電路由振蕩信號發(fā)生器和諧振功率放大器兩部分組成， 見(jiàn)圖3 所示。采用NE555 構成振蕩頻率約為510KHZ 信號發(fā)生器，為功放電路提供激勵信號；諧振功率放大器由Lc 并聯(lián)諧振回路和開(kāi)關(guān)管IRF840 構成。振蕩線(xiàn)圈按要求用直徑為0.8mm 的漆包線(xiàn)密繞2O 圈，直徑約為6.5cm，實(shí)測電感值約為142uH ，由， 當諧振在510KHZ 時(shí)，與其并聯(lián)的電容c5、c6 約為680P，可用470pF 的固定電容并聯(lián)一個(gè)200PF 的可調電容，可方便調節諧振頻率。

　　大功率管TRF840 最大電流為8A、完全開(kāi)啟時(shí)內阻為0.85 歐，管子發(fā)熱量大，所以需要加裝散熱片。當功率放大器的選頻回路的諧振頻率與激勵信號頻率相同時(shí)，功率放大器發(fā)生諧振，此時(shí)線(xiàn)圈中的電壓和電流達最大值，從而產(chǎn)生最大的交變電磁場(chǎng)。當接收線(xiàn)圈與發(fā)射線(xiàn)圈靠近時(shí)，在接收線(xiàn)圈中產(chǎn)生感生電壓，當接收線(xiàn)圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振，電壓達最大值。構成了如圖4 所示的諧振回路。實(shí)際上，發(fā)射線(xiàn)圈回路與接收線(xiàn)圈回路均處于諧振狀態(tài)時(shí)，具有最好的能量傳輸效果。

　　充電電路

　　如圖5 所示，電能經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈接收后，高頻交流電壓經(jīng)快速二極1N4148 進(jìn)行全波整流，3300F 的電容濾波，再用5.1v 壓二極管穩壓，輸出直流電為充電器提供較為穩定的工作電壓。

　　充電效率是一個(gè)不得不考慮的問(wèn)題。本設計系統可以在發(fā)射接收電路的能量傳輸部分做適當改進(jìn)，以獲得更高的效率和更遠的距離；也可以設計充電設備檢測電路， 在沒(méi)有能量接收電路時(shí)能量發(fā)送部分處于睡眠狀態(tài)，當能量接收電路靠近發(fā)送部分時(shí)，激活發(fā)射電路開(kāi)始充電。本設計系統達到了設計要求，具有無(wú)線(xiàn)充電、攜帶方便、成本低、無(wú)需布線(xiàn)等優(yōu)勢，有著(zhù)廣泛的應用前景。