手機(jī)無線充電器的設(shè)計(jì)

于思博

摘要：本文對(duì)NE555D芯片電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，由無線供電系統(tǒng)和無線接收系統(tǒng)組成。無線供電系統(tǒng)由系統(tǒng)模塊，功率放大以及無線發(fā)射模塊組成。無線接收系統(tǒng)由感應(yīng)線圈接收模塊，充電檢測模塊和智能斷電模塊組成。從而達(dá)到無線接收發(fā)電能的目的。

[關(guān)鍵詞]電磁感應(yīng)無線供電信號(hào)傳輸

在我們的日常生活中，時(shí)常會(huì)遇到筆記本電腦、智能手機(jī)等電量不足急需沖電的問題，由于隨身攜帶的充電器不能及時(shí)找到充電電源，導(dǎo)致手機(jī)充電很麻煩。但是目前出現(xiàn)了無線充電設(shè)備，很有效的解決了這個(gè)問題。無線充電的應(yīng)用范圍很廣：

（1）它可以改變電子產(chǎn)品充電接口不兼容的情況。

（2）在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，作為無線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，各種傳感器的充電問題和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，同樣離不開無線充電技術(shù)。

（3）在醫(yī)療設(shè)備上，可以為植入人身體的電子器件進(jìn)行充電。

（4）現(xiàn)代化城市建設(shè)中，交通燈的無線充電設(shè)備，節(jié)約了布線問題。

（5）這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)可以提高設(shè)備的安全性，比如電和水相遇的危險(xiǎn)問題也會(huì)很大程度得到改善，室外的充電設(shè)備是安全的最大問題。

1設(shè)計(jì)方案

電磁感應(yīng)方式充電是廣大用戶和開發(fā)者最歡迎的充電方式，它的工作原理就是是利用了電磁感應(yīng)原理進(jìn)行無線充電的，和隔空變壓的方式很像。Philips公司的的無線電動(dòng)牙刷就是類似產(chǎn)品。在Send端和Receive端各有一個(gè)用銅線纏繞的線圈，接收端線圈通過發(fā)送端的感應(yīng)電磁信號(hào)，從而產(chǎn)生電流供給用電設(shè)備。而發(fā)送端線圈連接有線電源從而產(chǎn)生電磁信號(hào)，其中，電流會(huì)流過線圈而產(chǎn)生磁場，其他未通電的線圈靠近該磁場會(huì)產(chǎn)生電流。無線充電就應(yīng)用了這種電磁感應(yīng)的應(yīng)用。

2硬件設(shè)計(jì)

無線充電系統(tǒng)是在電磁感應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，靠著兩個(gè)隔空接觸的耦合線圈，從而達(dá)到了電能的傳輸。由于接收線圈之間存在較大的不足，電能會(huì)漏掉，所以不能忽略，可以將電路等效為如圖1所示。其中由發(fā)射端線圈以及接收線圈兩部分構(gòu)成。

2.1穩(wěn)壓電路模塊

穩(wěn)壓電路是串聯(lián)的直流穩(wěn)壓電路。它具有以下功能：濾波，整流和變壓功能，穩(wěn)壓器部分一般有四個(gè)環(huán)節(jié)，取樣電路，基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和比較放大器。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載變動(dòng)引起輸出電壓Vo變化時(shí)，取樣電路將輸出電壓Vo的一部分饋送回比較放大器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)放大后去控制調(diào)整管的基準(zhǔn)電流，自動(dòng)地改變調(diào)整管的集一射極間電壓，補(bǔ)償Vo的變化，從而維持輸出電壓基本不變。

2.2高頻功率放大及無線發(fā)射模塊

利用NE555D芯片，將芯片產(chǎn)生的36.7KHZ高頻脈沖功率放大，通過纏繞的銅線圈發(fā)射出去。

2.3感應(yīng)線圈接收模塊

當(dāng)接收線圈靠近發(fā)射線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過整流和穩(wěn)壓之后，不同的電壓對(duì)應(yīng)不同的穩(wěn)壓二極管，最后經(jīng)過三極管放大電流之后提供到不同電子產(chǎn)品中。由于耦合線圈所感應(yīng)產(chǎn)生的交變電流頻率非常高，不能使用普通二極管構(gòu)成的橋式全波整流電路，并用大電容進(jìn)行濾波，便可得到較為理想的直流電，通過穩(wěn)壓裝置，可以直接給相應(yīng)的電子設(shè)備供電。

3總電路圖

整個(gè)電路的輸入電壓為220V的交流電，輸入的電壓進(jìn)入到一個(gè)穩(wěn)壓電源，隨后就會(huì)變成5V的直流電。5V的直流電經(jīng)過NE555D主控后產(chǎn)生一個(gè)58.9K的高低電平（經(jīng)過測試，效率最高的頻率就是在58.9K）。隨后經(jīng)過功率放大及無線發(fā)射模塊，IRFP460功率放大，使發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)發(fā)射線線圈接收到磁場時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過穩(wěn)壓和整流系統(tǒng)，最后得到適合充電的5V電壓和電流。無線接收系統(tǒng)中，通過感應(yīng)線圈接收模塊接收電能，然后通過充電檢測模塊，判斷是否需要進(jìn)行充電。最后是智能斷電模塊，當(dāng)檢測到手機(jī)等設(shè)備充電結(jié)束時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電功能。

4結(jié)論

無線充電（利用電磁感應(yīng)式）在當(dāng)今市場十分受歡迎，目前最廣泛的移動(dòng)便攜式領(lǐng)域除外，還在工業(yè)控制，醫(yī)療領(lǐng)域中，也發(fā)揮著特別大的作用，有著很光明的前景。將來，可把無線供電模塊植入辦公桌，書桌，床頭柜，沙發(fā)等任何地方，同時(shí)，手機(jī)，電腦等任何電子設(shè)備中植入無線接收模塊，而達(dá)到這些設(shè)備，隨時(shí)方便快捷的充電，我們會(huì)告別數(shù)據(jù)線的時(shí)代，迎來無線的時(shí)代。

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