【文章內容簡介】 有一定的傳輸距離。②具有較低的瞬間電壓峰值、損耗值。保持較低的瞬間電壓峰值有利于保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保持較低的損耗值有利于提高系統(tǒng)的傳輸效率。12V直流電經過高頻逆變電路后輸出給發(fā)射端諧振網絡，發(fā)射端的諧振網絡由耦合電感和補償電容組成。由于手機無線充電系統(tǒng)的發(fā)射端線圈和接收端線圈耦合方式為松耦合，兩個線圈之間存在一段空氣間隙，為了使系統(tǒng)保持較高的傳輸效率，減少損耗，除了采用高頻逆變電路提高發(fā)射線圈電流頻率外，還需采用電容補償，補償電容可以與發(fā)射線圈串聯(lián)或并聯(lián)。檢測電路用來檢測 DCDC變換電路的輸出電壓，檢測結果傳送到控制器，使控制器根據(jù)當前的檢測結果做出合適的控制決策；檢測電路主要檢測發(fā)射線圈工作電流，檢測結果傳輸?shù)娇刂?。檢測發(fā)射線圈的工作電流一方面可以了解發(fā)射端電路當前的工作狀態(tài)，便于控制器計算控制誤差，以實現(xiàn)更精確的控制；另一方面可以了解系統(tǒng)的工作是否正常，一旦檢測到發(fā)射線圈電流超過正常范圍，則可以馬上使系統(tǒng)停止工作。因此對于發(fā)射線圈電流的檢測要求有較高的快速性和準確性。 除了以上介紹的幾個模塊之外，發(fā)射端還有一個非常重要的模塊，即控制模塊。發(fā)射端電路控制模塊包含兩個控制器，LM317為DCDC變換電路的控制器，通過控制 DCDC變換電路控制器用來調節(jié)輸出電壓的大小，使其穩(wěn)定在12V。，能量接收端由諧振網絡、ACDC變換模塊、控制模塊和用電設備組成。接收端的諧振網絡主要作用為從發(fā)射端諧振網絡產生的交變磁場中拾取電能，并將該電能轉換為高頻交變電流。與電能發(fā)射端的諧振網絡類似，為了增強電能拾取能力，提高系統(tǒng)傳輸效率，電能接收端的諧振網絡也采用了補償電容，即該諧振網絡也由一個耦合電感和補償電容組。ACDC變換模塊用于將接收線圈接收到的高頻交流電轉換成較為平穩(wěn)的直流電，并輸送給用電設備。隨信號波形的變化而變化。常用的信號調制電路有電容式調制電路和電阻式調制電路。接收端的控制器是接收端的重要組成部分， 監(jiān)視用電設備電池的充電狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)做出相應的反應，控制接收端的指示燈的工作狀態(tài)。 需求分析及設計要求如今隨著智能手機的普及，手機電量消耗快，充電次數(shù)逐漸增多，每次都要使 用數(shù)據(jù)線進行充電不免有些麻煩，本文研究的手機無線充電系統(tǒng)可以隨放隨充， 隨取隨停，大大地方便了充電過程，不需要用手機的時候就把手機放在充電板上 進行充電，需要用的時候只要拿起來可以停止充電過程，不僅可以保證手機電量 充足，也可以讓人免受邊充電邊打電話所遭受的輻射。本文設計的手機無線充電系統(tǒng)要求電能發(fā)射端小巧、輕薄，放置在桌面上不占空間，或者可以方便的嵌入安裝在公共場合的桌面上；要求電能接收端嵌入到手 機內部而不明顯地增加手機的體積和重量；要求手機無線充電器發(fā)射端可以自動 識別手機并對其進行充電，當不需要充電時自動進入待機模式；要求手機充電異常時有適當?shù)奶崾?；要求充電過程中輸出電壓穩(wěn)定，不會對手機電池造成損害；要求在充電過程中，線圈溫度不能過高。 設手機無線充電系統(tǒng)的設計要求如下：1　 發(fā)射端的輸入為220V工頻交流電；2　 ，；3　 工作在額定狀態(tài)時，有較高的傳輸效率； 4　 不同的工作狀態(tài)有不同的指示燈提示； 本章小結本章首先對手機無線充電系統(tǒng)的基本工作原理進行分析，然后分別介紹了手機無線充電器發(fā)射端和接收端的基本結構和實現(xiàn)的功能，最后對手機無線充電系統(tǒng)的需求進行了分析并闡述了系統(tǒng)的主要設計要求。第3章 手機無線充電系統(tǒng)主電路設計 手機無線充電系統(tǒng)主要分為發(fā)射端和接收端兩部分，發(fā)射電路主要是由整流濾波電路、DCDC變換電路、高頻逆變電路和諧振網絡組成，接收端電路主要由諧振網絡、整流濾波電路和負載組成。整流濾波技術和DCDC 變換技術已比較成熟，故本文電路設計的重點為高頻逆變電路和諧振網絡電路。正常穩(wěn)定的工作，都需要使用合適的直流電為其供電，因此，有必要在對主體電路需要經過整流、濾波等階段，并且，還應考慮到電壓的穩(wěn)定性問題，因此還必須有合適的變壓電路和穩(wěn)壓電路等。人們習慣上把實現(xiàn)這種穩(wěn)定供應直流電壓和電流功能的電路通稱直流穩(wěn)壓電路。現(xiàn)在常用的直流穩(wěn)壓電路有兩個種類，一類是調整管工作在線性狀態(tài)下，成本低，紋波小，但是工作效率也較低的線性穩(wěn)壓電源。另一類叫做開關型穩(wěn)壓電源。本課題所設計的電源主要有給振蕩電路提供的5V直流電和給功放電路提供的12V直流電。其主要組成部分有變壓器、橋式整流電路和濾波電路。首先接220V交流電，經變壓器降壓，然后由橋式整流電路進行全波整流，經電容濾波后，將得到的直流進行穩(wěn)壓（DC—DC轉換）。由于振蕩電路的工作電壓為5V,且功放電路的工作電壓為12V。變壓器選擇輸出100W，15V和8V的環(huán)形變壓器；整流管選擇3A肖特基二極管IN4007；電源轉換芯片可選用三端可調的穩(wěn)壓器LM317。輔助電源（以正12V穩(wěn)壓為例）。 采用NE555構成頻率可調的多諧振蕩器。555計時IC芯片是一款使用時間十分久遠，使用范圍十分廣泛，設計方案十分成熟的計時IC芯片。而NE555是555計時IC芯片大家族中的一個型號。與其它的計時IC芯片相比，NE555有其獨特的優(yōu)勢。比如，NE555不僅可以作為定時器使用，還可以作為施密特觸發(fā)器使用，并且還不需另外的元器件。此外，當NE555用來輸出PWM波時其外圍電路十分簡單，其本身的工作也十分穩(wěn)定。NE555可穩(wěn)定輸出1MHz以下的方波，并且占空比可調，電路調試容易，成本較低。NE555的缺點是不帶電路保護功能，PWM波輸出需另接驅動電路，且不具備任何擴展功能。 NE555計時IC芯片一共有8個引腳。1腳是芯片的公共地端；2腳是一個觸發(fā)端，當2腳電壓處于VCC /3到2VCC /3之間時，NE555才能啟動其時間周期；3腳是輸出端，在本設計中最終輸出的PWM波信號就是經由3腳輸出的；4腳是重新置位端，其工作原理是當輸入此端口的電平是一個低電平時，系統(tǒng)置位；5 腳是控制電壓端口，此端口的作用是通過調整輸入到此端口的電壓，可以調整輸出PWM波的頻率；6腳是重置鎖定端口；7腳是放電端口；8腳則是整個系統(tǒng)的供電端口，~16V之間時，芯片才能正常工作。本設計是想利用NE555芯片輸出PWM波，從而驅動開關MOS管的開閉。而PWM波可以看作是無數(shù)個高電平和低電平相互轉換所形成的一種波形。因而此時NE555不應工作在穩(wěn)態(tài)而是應該工作在振蕩狀態(tài)。此外，系統(tǒng)在輸出高電平和輸出低電平兩個狀態(tài)下來回切換，是依靠其自身的激勵，系統(tǒng)最后呈現(xiàn)出的實際上是一種無穩(wěn)態(tài)的電路，一旦上電開始工作，系統(tǒng)就通過在兩個暫穩(wěn)態(tài)的不停切換中輸出PWM波。僅僅需要兩個電阻和兩個電容，NE555計時IC芯片就能構成振蕩器電路結構。此時振蕩器能夠自激工作是通過向振蕩電容C來回的充電和放電來實現(xiàn)的。此時，將NE555的2腳和6腳相連并與振蕩電容的非接低端連在一起，這樣就能通過振蕩電容電壓的變化使系統(tǒng)在2/3 Vcc觸發(fā)和1/3 Vcc觸發(fā)來回轉換。一開始，當系統(tǒng)剛剛上電時，VCC通過電阻向振蕩電容充電，此NE555輸出端口輸出為高電平；當振蕩電容的電壓達到高電平出發(fā)的閥值時，振蕩電容該由通過電阻R2進行放電，此時NE555輸出端口輸出為低電平，如此來回反復，從而達到振蕩的效果。 NE555構成多諧振蕩器，振蕩源由555電路，為功放電路提供激勵，電源接通時，555的3腳輸出高電平，同時電源通過R1R2向電容c1充電，當c1上的電壓到達555集成電路6腳的閥值電壓（2/3電源電壓）時，555的7腳把電容里的電放掉，3腳由高電平變成低電平。當電容的電壓降到1/3電源電壓時，3腳又變?yōu)楦唠娖?，同時電源再次經R1R2向電容充電。這樣周而復始，形成振蕩，測試振蕩器輸出波形 。 NE555構成發(fā)射端電路，已知f=(R1+2R2)C1，設：f=128KHz，確定R1；R2；C1之值信號，輸出占空比約等于2/3的方波，所以使高頻振蕩電路的工作與間歇時間比也等于2/3。為了能在小功率的推動下也能輸出足夠大的高頻功率，輸出級選用場效應管IRF460，場效應管是一種電壓控制器件，原則上不消耗激勵功率，但它的極間輸入、輸出電容很大，如果直接接到555的輸出端，會因為555電路的輸出電流很小而使波形的上升時間和下降時間變大，而導致效率下降。所以我還在555電路的后面加了一對互補的三極管，此互補管接成射極輸出，具有極小的輸出電阻，可以使方波的上升和下降時間大大減小。加上了這級電路后效率提高。555產生的高頻信號再通過C3和R3組成的耦合電路之后被功率開關管功放放大后，的高頻信號通過L1 C8組成的諧振電路發(fā)射出去，諧振功率放大器由LC 并聯(lián)諧振回路和開關管IRF460 構成。當源、漏極接有電感性負載時，管子截止時電感電流不能突變，D2用這個二極管續(xù)流。防止高壓擊穿管子。由NE555構成多諧振蕩器，產生頻率為400KHz，占空比為60%的方波信號，通過MOS管的開關作用，將+12V直流信號轉化為交流信號，再通過LC 諧振網絡將能發(fā)射出去。 。其工作原理與前文的整流濾波電路相同，同樣采用單相橋式整流電路，后接濾波電容。利用二極管的單向導通特性，用四個相同的二極管排列成橋式結構，達到將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷哪康?。整流濾波后的電壓經過TL413和Q18050組成恒壓充電電路給手機充電。TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準電壓源。，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。 TL431符號及內部方框圖TL431特點：l 可編程輸出電壓為36Vl 電壓參考誤差：177。％l 低動態(tài)輸出阻抗，l l 等效全范圍溫度系數(shù)50 ppm/℃典型