無(wú)線充電器的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、下載可編輯引言國(guó).1無(wú)線充電技術(shù)的背景隨著智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及平板電腦等移動(dòng)電子產(chǎn)品在人們生活中的廣泛應(yīng)用， 內(nèi)置鋰電池續(xù)航短問題日益凸顯，在這種情況下，無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。有研究指 出，全球無(wú)線充電技術(shù)將于2017年形成一個(gè)70億美元的市場(chǎng)。據(jù)了解，無(wú)線充電技術(shù)來(lái)源于日本。日本富士通公司2010年9月宣布其研究出了新 的無(wú)線充電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在距離充電器幾米遠(yuǎn)的地方進(jìn)行無(wú)線充電。而所謂的無(wú)線充電 技術(shù)，即不用通過(guò)電源線和電纜等一切外接設(shè)備，就可給電子設(shè)備充電。其原理是利用 磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形 成共振，實(shí)現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。綜觀目前

2、的電子市場(chǎng)，鋰電池等電子產(chǎn)品用電池在技術(shù)上遲遲沒有取得新的突破， 導(dǎo)致電池根本滿足不了用戶的用電需求。而目前出現(xiàn)的移動(dòng)電源充電器在給電子產(chǎn)品充 電時(shí)也需要數(shù)據(jù)線。而且移動(dòng)電源容量有限，并不能從根本上解決用戶移動(dòng)用電的需 求。無(wú)線充電技術(shù)的出現(xiàn)，或可解決移動(dòng)電子產(chǎn)品的充電難題。據(jù)了解，目前在北美， 大批通過(guò)近距離無(wú)線充電技術(shù)解決智能手機(jī)充電難題的創(chuàng)業(yè)公司開始出現(xiàn)。而隨著無(wú)線充電網(wǎng)點(diǎn)的完善，無(wú)線充電技術(shù)有望得到更廣泛的應(yīng)用1。.專業(yè).整理.下載可編輯司.2無(wú)線充電技術(shù)的先驅(qū)根據(jù)報(bào)道和網(wǎng)絡(luò)檢索，世界上各個(gè)國(guó)家已經(jīng)投入到這個(gè)領(lǐng)域的研究當(dāng)中2。Palm |美國(guó)Palm公司是美國(guó)老牌智能手機(jī)廠商，它最早將

3、無(wú)線充電應(yīng)用在手機(jī)上。它推出的充 電設(shè)備 觸摸石”，就可以利用電磁感應(yīng)原理無(wú)線為手機(jī)充電。海爾I中國(guó)海爾推出的概念性 無(wú)尾電視”，不需要電源線、信號(hào)線和網(wǎng)線。海爾稱該產(chǎn)品采用了 與麻省理工學(xué)院合作的無(wú)線電力傳輸技術(shù)。Powermat | 美國(guó)目前Powermat推出的充電板有桌面式和便攜式等多種，主要由底座和無(wú)線接收器組成，售價(jià)在100美元左右。勁量I美國(guó)勁量(Energizer)是美國(guó)知名的電池和手電筒品牌。該公司預(yù)計(jì)將正式推出一款無(wú)線充電器，售價(jià)在89美元左右。微軟I美國(guó)由微軟亞洲研究院研發(fā)的一款無(wú)線充電板裝置名為uPad,已在2008年底造出樣機(jī)。富士通I日本富士通的系統(tǒng)與美國(guó)Witri

4、city公司研發(fā)的技術(shù)類似，后者同樣利用磁共振傳輸電量，.專業(yè).整理.下載可編輯傳輸距離可達(dá)到幾米遠(yuǎn)。這項(xiàng)技術(shù)將促使日本政府在2012年之前在公共場(chǎng)所設(shè)置無(wú) 線充電網(wǎng)點(diǎn)?？坪昃美國(guó)iNPOFJ無(wú)線充電器在2013年美國(guó)CES消費(fèi)電子展上展出一款命名為iNPOFi”的無(wú)線充電產(chǎn)品可以支持當(dāng)下兩大主流手機(jī)陣營(yíng)，即蘋果iPhone 4/4S和三星Galaxy S III。與手機(jī)自帶無(wú)線充 電模塊的諾基亞Lumia 920不同的是，用戶只需購(gòu)買與自己手機(jī)相對(duì)應(yīng)，并且內(nèi)置 無(wú)線充電模塊的保護(hù)殼即可，有著更好的兼容性。其突出特性是無(wú)電磁線圈，無(wú)輻 射，充電效率高。除了展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)出的產(chǎn)品之外，iNPOFi

5、”還將陸續(xù)推出系列產(chǎn)品，比如移動(dòng)無(wú)線 充”，這款產(chǎn)品本身自帶高容量電芯，可以讓使用者即使是在無(wú)人區(qū)，也可以連續(xù)為手機(jī) 供電，這是其他任何無(wú)線充電產(chǎn)品都不具備的，除此之外我們還將針對(duì)更多的品牌和機(jī) 型推出系列配套產(chǎn)品，滿足更多終端客戶的需求。國(guó).3市場(chǎng)前景去年的諾基亞紐約發(fā)布會(huì)上，諾基亞向我們展示了回家以后隨手把手機(jī)放上充電墊邊充電邊聽音樂的場(chǎng)景。Lumia920內(nèi)置了無(wú)線充電接收器，不久的將來(lái)，在美國(guó)本土的 香啡繽店面和倫敦希思羅機(jī)場(chǎng)都將有無(wú)線充電器可用3。無(wú)線充電已從夢(mèng)想步入現(xiàn)實(shí)，從概念變成了商品，未來(lái)幾年將在手機(jī)、PC、電視、 電動(dòng)汽車等領(lǐng)域引領(lǐng)新風(fēng)尚的趨勢(shì)。無(wú)線充電技術(shù)具有非常廣闊的市場(chǎng)

6、前景。.專業(yè).整理.下載可編輯根據(jù)對(duì)北美和歐洲市場(chǎng)需求調(diào)查報(bào)告顯示，北美與歐洲市場(chǎng)對(duì)無(wú)線充電產(chǎn)品表現(xiàn)出 極大的興趣，81%的消費(fèi)者希望多樣的電子產(chǎn)品可以同時(shí)充電。這種需求刺激了無(wú)線充 電產(chǎn)品市場(chǎng)的快速發(fā)展。早在幾年前，無(wú)線充電產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，較為大家所熟知的 便是iPhone無(wú)線充電器，在日本售賣已經(jīng)有一年多時(shí)間了，其中包括日立麥克賽爾已經(jīng) 推出的符合 WPC標(biāo)準(zhǔn)的iPhone系列產(chǎn)品。另外日本NTT DoCoMo公司早在 CEATEC2010展會(huì)上推出了無(wú)線充電手機(jī)，并希望在2014年以前該公司推出的所有手機(jī) 都具備無(wú)線充電功能。除了日本廠商以外，目前HTC、摩托羅拉、LG的上市產(chǎn)品中有的

7、 也已具備無(wú)線充電功能。有分析師預(yù)測(cè)，20132014年將是無(wú)線充電器市場(chǎng)的真正拐 點(diǎn)，盡管目前無(wú)線充電器市場(chǎng)主要集中在日本和歐美地區(qū)，但隨著智能設(shè)備的增多以及 設(shè)備功能多樣化需求，它的市占率將得到大幅提升。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Marketsand Markets的一份報(bào)告，全球無(wú)線充電市場(chǎng)將在未來(lái)五年內(nèi)獲得井噴式增長(zhǎng)，到2017年將 形成超過(guò)70億美元的市場(chǎng)，而在2011年這一數(shù)字僅僅只有4.57億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率 預(yù)計(jì)為57.6%。無(wú)線充電技術(shù)備受國(guó)際知名手機(jī)廠商的重視，未來(lái)無(wú)線充電器將在手機(jī)行業(yè)率先進(jìn) 行大力推廣，并有可能會(huì)與手機(jī)一起捆綁進(jìn)行銷售。除了手機(jī)行業(yè)以外，目前在開發(fā)的 無(wú)線充電應(yīng)

8、用市場(chǎng)還包括家具行業(yè)、電信行業(yè)、汽車行業(yè)、玩具行業(yè)、消費(fèi)電子領(lǐng)域。 根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司iSuppli的數(shù)據(jù)顯示，無(wú)線充電設(shè)備市場(chǎng)在2013年將達(dá)到140億美元的 規(guī)模。.專業(yè).整理.下載可編輯無(wú)線充電帶來(lái)的效益不僅僅是單個(gè)無(wú)線充電器市場(chǎng)的發(fā)展，而是無(wú)線充電平臺(tái)的打 造，即公共移動(dòng)設(shè)備充電站將有可能成為現(xiàn)實(shí)，它可以讓你在飛機(jī)場(chǎng)、麥當(dāng)勞、咖啡廳 等公共場(chǎng)所隨時(shí)隨地進(jìn)行充電?；蛟S有一天，在沒有數(shù)據(jù)線連接的情況下，無(wú)線充電器 不但能給設(shè)備充電，還可以實(shí)現(xiàn)同步數(shù)據(jù)和資料傳送功能。而目前的無(wú)線充電主要還是 接觸式充電，未來(lái)還可能是隔空充電，但要實(shí)現(xiàn)這些功能，首先要解決的便是充電效率 低的問題，而這還需要一段

9、時(shí)間。中國(guó)是世界最大的無(wú)線移動(dòng)通訊市場(chǎng)，對(duì)于便捷、易用、互通、兼容的無(wú)線充電產(chǎn) 品的需求將呈幾何級(jí)別增長(zhǎng)。無(wú)線充電行業(yè)發(fā)展的巨大潛力，也能促進(jìn)中國(guó)企業(yè)積極參 與和研究這一市場(chǎng)，有效地提升企業(yè)的產(chǎn)品寬度和競(jìng)爭(zhēng)能力。中國(guó)有強(qiáng)勁的國(guó)內(nèi)消費(fèi)市 場(chǎng)和份額巨大的海外出口，預(yù)計(jì)中國(guó)市場(chǎng)的無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展應(yīng)會(huì)很快。如今與此相關(guān) 的各項(xiàng)核心技術(shù)，魯恩科技已經(jīng)全面解決，可以提供整套PCBA及軟件，為成品廠商提供 與國(guó)際巨頭同臺(tái)競(jìng)技的強(qiáng)大技術(shù)支持。.專業(yè).整理.下載可編輯第二章方案論證0.1方案一微距離無(wú)線充電器4:將直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，然后通過(guò)沒有任何有有線連接的原、副線圈之間的互 感耦合實(shí)現(xiàn)電能的無(wú)線饋送。

10、基本方案如圖2-1所示。.專業(yè).整理.下載可編輯圖2-1無(wú)線電能傳輸方案示意圖本無(wú)線充電器由電能發(fā)送電路和電能接收與充電控制電路兩部分構(gòu)成2.1.1電能發(fā)送部分如圖2-2，無(wú)線電能發(fā)送單元的供電電源有兩種：220V交流和24V直流（如汽車電 源），由繼電器J選擇。按照交流優(yōu)先的原則，圖中繼電器J的常閉觸點(diǎn)與直流（電池BT1）連接。正常情況下S3處于接通狀態(tài)。.專業(yè).整理.下載可編輯圖2-2無(wú)線電能發(fā)送單元電路圖E黑金制F當(dāng)有交流供電時(shí)，整流濾波后的約26V直流使繼電器J吸合，發(fā)送電路單元便工作于 交流供電方式，此時(shí)直流電源BT1與電能發(fā)送電路斷開，同時(shí)LED1 （綠色）發(fā)光顯示這 一狀態(tài)。經(jīng)繼

11、電器J選擇的+24V直流電主要為發(fā)射線圈L1供電，此外，經(jīng)IC1 （78L12）降 壓后為集成電路IC2供電，為保證J的動(dòng)作不影響發(fā)送電路的穩(wěn)定工作，電容C3的容量 不得小于2200uF。電能的無(wú)線傳送實(shí)際上是通過(guò)發(fā)射線圈L1和接收線圈L2的互感作用實(shí)現(xiàn)的，這里L(fēng)1 與L2構(gòu)成一個(gè)無(wú)磁芯的變壓器的原、副線圈。為保證足夠的功率和盡可能高的效率，應(yīng) 選擇較高的調(diào)制頻率，同時(shí)要考慮到器件的高頻特性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)選擇1.6MHz較為合適。IC1為CMOS六非門CD4069,這里只用了三個(gè)非門，由F1,F2構(gòu)成方波振蕩器，產(chǎn)生 約1.6MHz的方波，經(jīng)F3緩沖并整形，得到幅度約11V的方波來(lái)激勵(lì)VMOS功放管

12、 IRF640足以使其工作在開關(guān)狀態(tài)（丁類），以保證盡可能高的轉(zhuǎn)換效率。為保證它與.專業(yè).整理.下載可編輯L1C8回路的諧振頻率一致?？蓪4定為100pF,R1待調(diào)。為此將R1暫定為3K,并串入可 調(diào)電阻RP1。在諧振狀態(tài)，盡管激勵(lì)是方波，但L1中的電壓是同頻正弦波。由此可見，這一部分實(shí)際上是個(gè)變頻器，它將50Hz的正弦轉(zhuǎn)變成1.6MHz的正弦。2.1.2電能接收與充電控制部分正常情況下，接收線圈L2與發(fā)射線圈L1相距不過(guò)幾cm,且接近同軸，此時(shí)可獲得較 高的傳輸效率。電能接收與充電控制電路單元的原理如圖2-3所示。L2感應(yīng)得到的1.6MHz的正弦電壓有效值約有16V （空載）。經(jīng)橋式整流（

13、由4只 1N4148高頻開關(guān)二極管構(gòu)成）和C5濾波，得到約20V的直流。作為充電控制部分的唯 一電源。由R4,RP2和TL431構(gòu)成精密參考電壓4.15V （鋰離子電池的充電終止電壓）經(jīng)R12接到運(yùn)放IC的同相輸入端3。當(dāng)IC2的反相輸入端2低于4.15V時(shí)（充電過(guò)程中），IC3 輸出的高電位一方面使Q4飽和從而在LED2兩端得到約2V的穩(wěn)定電壓（LED的正向?qū)?具有穩(wěn)壓特性），Q5與R6、R7便據(jù)此構(gòu)成恒流電路I0=2-0.7R6+R7。另一方面R5使 Q3截止，LED3不亮。.專業(yè).整理.下載可編輯圖2-3無(wú)線電能接收器電路圖.泰嚴(yán)1二=當(dāng)電池充滿（略大于4.15V）時(shí)，IC3的反相輸入

14、端2略高于4.15V。運(yùn)放便輸出低電位，此時(shí)Q4截止，恒流管Q5因完全得不到偏流而截止，因而停止充電。同時(shí)運(yùn)放輸出的低電位經(jīng)R8使Q3導(dǎo)通，點(diǎn)亮LED3作為充滿狀態(tài)指示。兩種充電模式由R6、R7決定。這個(gè)非序列值可以在E24序列電阻的標(biāo)稱值為918的 電阻中找到，就用918的也行。0.2方案二:石英晶體振蕩器2.2.1方波信號(hào)的產(chǎn)生.專業(yè).整理.下載可編輯圖2-4方波生成電路圖由于石英晶體振蕩器產(chǎn)生的波形穩(wěn)定性很高，選頻特性非常好，它有一個(gè)穩(wěn)定的串 聯(lián)諧振頻率fs,且等效品質(zhì)因數(shù)Q值也很高，只有頻率為fs的信號(hào)最容易通過(guò)，而其他 的頻率的信號(hào)群會(huì)被晶體所衰減。圖中并聯(lián)在兩個(gè)反相器輸入輸出間的電

15、阻 R1、R2的作用是使反相器工作在現(xiàn)行放大 區(qū)，R的阻值，對(duì)于TTL門電路通常在0.72k 之間，對(duì)于CMOS門則常在10-100M Q 之間；電路中電容C1用于兩個(gè)反相器間的耦合；C2的作用是抑制高次諧波，以保證穩(wěn)定 的頻率輸出；電容C2的選擇應(yīng)使RC2并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在fs處產(chǎn)生極點(diǎn)，以減少諧振信號(hào)損失； C1的選擇應(yīng)使C1在頻率為fs的容抗可以忽略不計(jì)。電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的 串聯(lián)諧振頻率fs,而與電路中RC的值無(wú)關(guān)。第三個(gè)CMOS反相器的功能是改善輸出波形，增強(qiáng)帶負(fù)載能力。.專業(yè).整理.下載可編輯R1=R2=2M Q,晶振X1=2M（因mulitisim 中無(wú)2M晶振，故選擇3M）

16、,故由應(yīng)滿足 的公式:2 ttRC2fs=1得出C2MnFo但是，由于在實(shí)際電路中，石英晶體晶體振蕩器產(chǎn)生的方波信號(hào)為22kHz，并沒有產(chǎn) 生所需的2MHz的方波信號(hào)，故舍棄方案。包3方案三：門電路組成的多諧振蕩與丁類功率放大器2.3.1 門電路組成的多諧振蕩圖2-5多諧振蕩電路圖上圖門電路參考數(shù)字電路（康華光）的教材設(shè)計(jì)的組成的多諧振蕩電路圖，該電路 由30pf可調(diào)電容C1、5K的R1和R2、兩個(gè)10K的可調(diào)電阻R3和R4、三個(gè)CMOS非.專業(yè).整理.下載可編輯門組成；該電路的震蕩的過(guò)程是通過(guò)電容C充放電作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。補(bǔ)償電阻R4、R2可減 小電源電壓對(duì)振蕩頻率的影響。振蕩周期理論值計(jì)算：T

17、=1/fs=RCln4 =1.4(R1+R3)C1(C1=30pf , fs=2MHz )2.3.2 丁類功率放大器丁類功率電路特點(diǎn)：效率高，產(chǎn)生的熱量少，丁類功率放大器電路的基本設(shè)計(jì)思想 是，要求功率管在導(dǎo)通時(shí)，飽和管壓降為零；截止時(shí)，流過(guò)功率管的電流為零。顯然， 這時(shí)的功率管處于開關(guān)工作狀態(tài)，三極管放大器采用CMOS管IRF640,L1參數(shù)大小由網(wǎng)上 所買的元器件所給，約30uH ;為達(dá)到2MHz的諧振頻率，由公式f=1/(2 tt(RC)得出C =400pf,C由C2和C3并聯(lián)得到；實(shí)際用100pf可調(diào)電容。R5起到分壓的作用；S極和 D極電阻決定放大倍數(shù)。放大倍數(shù)由Rd/Rs決定。實(shí)際

18、取Rd=100 Q, Rs=5.1kQ 。.專業(yè).整理.下載可編輯圖2-6 丁類功率放大器2.3.3發(fā)射電路j HC2 ?200pF=a.專業(yè).整理.R5IRJFS4D汨g圖2-7發(fā)射電路下載可編輯此電路為數(shù)電中描述的用門電路組成的多諧振蕩器。原理是通過(guò)電容C1充 放電作 用。振蕩周期理論值計(jì)算：T=1/f=RCln4 =1.4(R1+R3)C1; (C1=30pf)當(dāng) R3=0 時(shí)，f=7.1MHz ;當(dāng) R3=10KQ時(shí)，f=2.38MHz ;實(shí)際電路電容C1為可調(diào)100pf ;振蕩周期實(shí)際值：波形不失真的狀況下500k2.68MHz ;滿足波形不失真情況，故該電路為所選方案。.專業(yè).整理

19、.下載可編輯第三章方案實(shí)施81發(fā)射電路圖3-1發(fā)射電路原理圖3.1.1門電路多諧振蕩電路組成及工作原理5：.專業(yè).整理.下載可編輯由門電路組成的多諧振蕩器的特點(diǎn)a) 產(chǎn)生高、低電平的開關(guān)器件，如門電路、電壓比較器、BJT等b) 具有反饋網(wǎng)絡(luò)，將輸出電壓恰當(dāng)?shù)姆答伣o開關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)c) 有延遲環(huán)節(jié)，利用RC電路的充、放電特性可實(shí)現(xiàn)延時(shí)，以獲得所需要的振蕩頻率(在許多實(shí)用電路中，反饋網(wǎng)絡(luò)兼有延時(shí)的作用)一種由CMOS門電路組成的多諧振蕩器如圖3-2所示。圖3-2由CMOS門電路組成的多諧振蕩器其原理圖和工作波形圖分別如圖3-3 (a)、(b)所示。.專業(yè).整理.下載可編輯(a)多諧振蕩器原

20、理圖(b)多諧振蕩器波形圖，假定電路圖3-3多諧振蕩器原理圖和波形圖圖a中D1、D2、D3、D4均為保護(hù)二極管。為了討論方便，在電路分析中門電路的電壓傳輸特性曲線為理想化的折線，即:V ON為開門電平，VOFF為關(guān)門電平，Vth為門坎電平(閾值電平)。(1)第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的過(guò)程 假定在t=0時(shí)接通電源，電容C尚未充電,初始狀態(tài)，即第一暫穩(wěn)態(tài) V01= VOH , vI=v02=VOL.專業(yè).整理.下載可編輯此時(shí)，電源VDD經(jīng)G1的用管、R和G2的TN管給電容C充電，如圖3-2(a)所示。隨著充電時(shí)間的增加，vI的值不斷上升，當(dāng)vI達(dá)到Vth時(shí)，電路發(fā)生下 述正反饋過(guò)程：這一正反饋過(guò)程

21、瞬間完成，使G1導(dǎo)通，G2截止，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)V01= VOL V 02=V OH。(2)第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的過(guò)程電路進(jìn)入第二穩(wěn)態(tài)瞬間，v02由0V上跳至VDD,由于電容兩端電壓不能突變，則vI 也將上跳，本應(yīng)升至VDD+Vth，但由于保護(hù)二極管的鉗位作用，vI僅上跳至 VDD+?V+。隨后，電容C通過(guò)G2的T1、電阻R和G1的TN放電，使vI下降，當(dāng)vI 降至后，電路又產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：從而使G1迅速截止，G2迅速導(dǎo)通，電路又回到第一暫穩(wěn)步態(tài)，V01= VOH , vI=v02=VOL。此后，電路重復(fù)上述過(guò)程，周而復(fù)始地從一個(gè)穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)暫穩(wěn) 態(tài)，在G2的輸出端得到方波。由上

22、述分析不難看出，多諧振蕩器的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程是通過(guò)電容 C充、放電作 用來(lái)實(shí)現(xiàn)，電容的充、放電作用又集中體現(xiàn)在圖中vI的變化上。因此，在分析中要著重.專業(yè).整理.下載可編輯注意VI的波形。2 .振蕩周期的計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)換：主要取決于電容的充、放電振蕩過(guò)程中轉(zhuǎn)換時(shí)刻：決定于vI的數(shù)值根據(jù)以上分析所得電路在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)VI的幾個(gè)特征值，可以計(jì)算出圖3-2(b)中的T1、T2值。(1) T1的計(jì)算對(duì)應(yīng)于第一暫穩(wěn)態(tài)，將圖3-2(b)中t1作為時(shí)間起點(diǎn)，根據(jù)RC電路瞬態(tài)響應(yīng)的分析，有= RCn % - 9(2) T2的計(jì)算對(duì)應(yīng)于圖3-2(b),在第二暫穩(wěn)態(tài)，將t2作為時(shí)間起點(diǎn)，“o*)=7 + A小, ”

23、8)=。，”RC由此可求出%二改匕也3 %所以.專業(yè).整理.下載可編輯將vth=VDD/2代入，上式變?yōu)?= RCh424RC圖3-2是一種最簡(jiǎn)型多諧振蕩器，上式僅適于R?RON(P)+ RON(N) RON(P)、RON(N)分另為CMOS門中NMOS、PMOS管的導(dǎo)通電阻卜C遠(yuǎn)大于電路分布電容的情況。當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)使振蕩頻率不穩(wěn)定，在Vth=VDD/2時(shí)，影響尤為嚴(yán)重。一般可在圖3-2中增加一個(gè)補(bǔ)償電阻RS ,如圖3-4所示。RS可減小電源電壓變化對(duì)振蕩頻率的影響。當(dāng)Vth=VDD/2 時(shí)，取 RS?R （一般取 RS=10R ）。圖3-4加補(bǔ)償電阻的CMOS多諧振蕩器3.1.2 X

24、KT-4081) .簡(jiǎn)介6：XKT-408系列集成電路，采用CMOS制程工藝，具有精度高、穩(wěn)定性能好等特點(diǎn)， 其專門用于無(wú)線感應(yīng)智能充電、供電管理系統(tǒng)中，可靠性能高。XKT-408負(fù)責(zé)處理該系 統(tǒng)中的無(wú)線電能傳輸功能，采用電磁能量轉(zhuǎn)換原理并配合接收部分做能量轉(zhuǎn)換及電路的 實(shí)時(shí)監(jiān)控；負(fù)責(zé)各種電池的快速充電智能控制，XKT-408只需配合 極少的外部元件就.專業(yè).整理.下載可編輯可以做成高可靠的無(wú)線快速充電器、無(wú)線電源供電器。2) .特點(diǎn):*自動(dòng)頻率鎖定*自動(dòng)檢測(cè)負(fù)載*自動(dòng)功率控制*高速能量輸出傳送*高效電磁能量轉(zhuǎn)換*高密度能量輸出*智能檢測(cè)系統(tǒng)，免調(diào)試*工作電壓：DC 3V75V*高度集成化，僅

25、幾個(gè)普通外圍元件*經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試及批量生產(chǎn)，性能穩(wěn)定3).腳位圖及說(shuō)明：引腳褊號(hào)功蹌描點(diǎn)IFINE-LT1 3口 VDD2皿XR電壓驗(yàn)?zāi)鏏lbi 匚27| in1AO0z第4GKP地AOU36O OUT)fOUT*島壓工件籃口gnd451 OUT?iOUT1普通方* 7IN智接口XKT 408IVDD電七正糧4).工作極限參數(shù)：工作溫度：-55Cto+125 c存儲(chǔ)溫度：-65 Cto+150 c最大工作電壓：15V輸出驅(qū)動(dòng)電流：800mA符號(hào)工作參數(shù)工作條件最小值典型值最大值單位VDD工作電壓即3U15VAOUTVD& I2V100M0mAIA空賽功耗VDD=12V1310mAMSEX1531

26、0mm3.1.3 T5336.專業(yè).整理.下載可編輯T5336系列集成電路，采用的也是CMOS制作工藝，專門用于無(wú)線智能充電中，與 XTK-408A配合可形成良好的發(fā)射控制電路，自動(dòng)控制發(fā)射線圈的電磁波發(fā)射電壓和頻 率。LC振蕩電路在振蕩過(guò)程中由于線圈的內(nèi)阻不能忽略且在能量傳輸過(guò)程的能量損耗導(dǎo) 致電路中振蕩電流肯定會(huì)大幅衰減，這時(shí)通過(guò)控制T5336的7、8號(hào)輸出口電壓，調(diào)整LC 振蕩電路兩端的電壓，用以補(bǔ)償電路中阻抗和能量傳輸損耗的電壓，使發(fā)射線圈的發(fā)射 的電磁波維持穩(wěn)定正弦交流變化。82接收電路5V-28TDC mputlOOuFID15S3NCNC VIXEN SWNC GNIFBtdl5

27、83 ulR22k25V220uF圖3-5接收電路圖3.2.1 TD1583能夠使輸出電壓是穩(wěn)定的5V.專業(yè).整理.下載可編輯引腳及說(shuō)明7:NCnviNnsw GND 口NCENFB1, 6 , 8NC無(wú)2VIN電源電壓輸入引腳。td1583在3.6V至28V直流電壓。旁路到GND接適當(dāng)大的電容器 以消除輸入噪聲的影響。3SW開關(guān)電源輸出引腳。SW是功率輸出的開關(guān)節(jié)點(diǎn)。4GND接地5FB反饋引腳。通過(guò)一個(gè)外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)B可以調(diào)節(jié)輸出電壓。反饋閾值電壓1.222v。.專業(yè).整理.下載可編輯7EN使能引腳。EN是一個(gè)數(shù)字輸入，來(lái)調(diào)節(jié)裝置的開啟或關(guān)閉。高電平開啟裝置，低電平關(guān)閉。.專業(yè).整理.

28、下載可編輯第四章電路的仿真與調(diào)試41發(fā)送部分4.1.1 方波信號(hào)的產(chǎn)生門電路組成的多諧振蕩(1)利用MULTISIM繪制出如圖4-1所示的仿真實(shí)驗(yàn)電路.專業(yè).整理.下載可編輯圖4-1門電路組成的多諧振蕩仿真圖(2)按圖設(shè)置各元件的參數(shù)，打開仿真開關(guān)，從示波器上兩個(gè)通道觀察輸出波形以及與輸入信號(hào)的關(guān)系。如4-2圖所示。小波器-XSC1.專業(yè).整理.下載可編輯圖4-2仿真波形圖4.1.2 發(fā)送模塊整體電路(1)利用MULTISIM繪制出如圖4-3所示的仿真實(shí)驗(yàn)電路_Lvss圖4-3發(fā)送模塊整體電路發(fā)仿真圖(2)按圖設(shè)置各元件的參數(shù)，打開仿真開關(guān)，從示波器上兩個(gè)通道觀察輸出波形以及與輸入信號(hào)的關(guān)系。

29、如4-4圖所示。.專業(yè).整理.下載可編輯號(hào)示波器-XSC1圖4-4仿真波形圖4.1.3實(shí)際電路的測(cè)試(1)實(shí)際發(fā)射電路示波器仿真波形，如4-5圖所示。.專業(yè).整理.下載可編輯圖4-5示波器仿真波形(2)實(shí)際電路測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)射線圈：銅線線徑4 0.6mm線圈外徑50mm,繞17匝接收線圈同發(fā)射線圈發(fā)射線圈接上12V電源待機(jī)工作電流200mA負(fù)載為4.2V600mAH聚合物鋰電池測(cè)試數(shù)據(jù)如表4-1所示表4-1實(shí)際電路測(cè)試數(shù)據(jù)線圈距離(mm)接收電壓(V)充電電流(mA)線圈距離(mm)接收電壓(V)充電電流(mA專業(yè).整理.下載可編輯25710125120356001351

30、1045450145705536015554653101654175240175288521018519951621951710515020510由表格中的數(shù)據(jù)可以看到此電路可以輸出穩(wěn)電的5V電壓，且最大電流超過(guò)500mA,可以在20mm內(nèi)給4.2V600mAH聚合物鋰電池充電。第五章結(jié)論本設(shè)計(jì)由于本人的知識(shí)有限，制作工藝，測(cè)試條件等等各方面的限制下，在制作過(guò) 程中，元器件的選擇，電路調(diào)試的繁瑣，給本設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大影響。在老師與同學(xué)的幫 助，一次次的解決了問題，但是最終本設(shè)計(jì)沒能達(dá)到一個(gè)完美的功能體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)也僅是作為可行性的探索，目標(biāo)功能仍然僅僅局限于小容量鋰電池或者鋰聚.專業(yè).整理.下載可

31、編輯合物電池，而應(yīng)用到這些電池的，一般都是我們隨身的電子產(chǎn)品，如MP3,手機(jī)等等。如果要將這個(gè)設(shè)計(jì)推廣到大容量電池，從原則上來(lái)說(shuō)，是不存在問題的。當(dāng)然每一個(gè)設(shè) 想從創(chuàng)意，到市場(chǎng)上大量生產(chǎn)銷售，這是一個(gè)極為漫長(zhǎng)的過(guò)程，中間需要考慮的問題， 有很多很多，但是我們看得到這個(gè)設(shè)計(jì)所能體現(xiàn)出來(lái)的價(jià)值。因此，對(duì)于無(wú)線充電器的 研究，我們已經(jīng)繼續(xù)前行。我們看整個(gè)充電器的行業(yè)，有線充電器仍然占據(jù)了主導(dǎo)的部分，傳統(tǒng)的有限充電器 的工作原理是將市電經(jīng)過(guò)變壓器變壓之后，變?yōu)樾》入娏?，然后?jīng)過(guò)橋式整流從而成 為直流電，為電器充電。在這一點(diǎn)上面，傳統(tǒng)的有線充電器和本設(shè)計(jì)所做的無(wú)線充電器 基礎(chǔ)理論大致上是一致的，但是對(duì)

32、比于有線充電，無(wú)線充電對(duì)于我們的生活細(xì)節(jié)來(lái)說(shuō)， 可以提供更為便利的體驗(yàn)。我們完全可以想象，即便是在公共場(chǎng)所，只要有設(shè)置了無(wú)線 充電點(diǎn)，人們?nèi)粘Ｉ盥愤^(guò)該點(diǎn)，拿出我們的電子設(shè)備，即可進(jìn)行充電，這對(duì)我們來(lái) 說(shuō)，是多么美好的一個(gè)想法，并且這個(gè)想法是現(xiàn)實(shí)的，可以實(shí)現(xiàn)的。.專業(yè).整理.下載可編輯結(jié)束語(yǔ)本文設(shè)計(jì)的是無(wú)線充電器，用電磁轉(zhuǎn)換與磁耦合技術(shù)用于無(wú)線充電器中，實(shí)現(xiàn)了微 距離無(wú)線充電：在5V的直流輸入下，通過(guò)一個(gè)10uF的電容整流之后，保持輸 入電壓恒定。在XKT-408A的控制下，通過(guò)T5336輸出一個(gè)可控的低電壓。 直流電壓與T5336的輸出電壓的電壓差控制L1和C3的LC振蕩電路，發(fā)射出 穩(wěn)定的高頻電磁波。經(jīng)接收線圈接收后，由td1583控制輸出穩(wěn)定的5V電壓 給電池充電。此次設(shè)計(jì)中主要是做了以下幾件事：1 .發(fā)射電路的選擇2