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基于MSP430的無(wú)線充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2016-10-10 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:隨著科技的發(fā)展,無(wú)線電技術(shù)越來(lái)越廣泛應(yīng)用到生活中。文章采用式手機(jī)充電原理,在發(fā)送和接收端各有一個(gè)感應(yīng)線圈,發(fā)送端連接有線電源,通過(guò)振蕩電路使得發(fā)送線圈產(chǎn)生振蕩電磁波信號(hào),接收端線圈感受該信號(hào),經(jīng)過(guò)整流濾波電路,將振蕩信號(hào)變成直流量,進(jìn)行電池的充電。同時(shí)采用CN3068芯片,設(shè)計(jì)了電流充電的監(jiān)控電路,使用MSP430G2553單片機(jī)作為系統(tǒng)的檢測(cè)控制核心,電能充滿后給出充滿提示且自動(dòng)停止充電。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201610/306135.htm

關(guān)鍵詞;;;

21世紀(jì)是信息時(shí)代,人們對(duì)隨時(shí)隨地保持信息交流的移動(dòng)通信服務(wù)要求越來(lái)越高,同時(shí)技術(shù)也逐漸融入到生活當(dāng)中。隨著3G、4G的不斷發(fā)展與深入,手機(jī)也越來(lái)越智能化。在手機(jī)不斷智能化功能更強(qiáng)大的同時(shí),手機(jī)耗電量也在逐漸的增大。過(guò)去待機(jī)時(shí)間的需求只局限于少部分用戶群,但是現(xiàn)在逐漸發(fā)展成一種普遍需求。手機(jī)待機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短很大程度上取決于電池的性能。然而,根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研,在短期內(nèi),手機(jī)電池的技術(shù)不會(huì)有重大進(jìn)展,燃料電池還沒(méi)有真正達(dá)到實(shí)用化的階段。增加電池的體積,雖然增加了手機(jī)待機(jī)的時(shí)間,但是同時(shí)也使手機(jī)的便攜性下降。因此,人們對(duì)于無(wú)線充電方案的興趣愈加濃厚。

針對(duì)于無(wú)線充電技術(shù),文章設(shè)計(jì)了以為原理,用MSP430G2253單片機(jī)為核心控制芯片的無(wú)線充電系統(tǒng)。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電功能。

1 系統(tǒng)原理及組成

1.1 感應(yīng)式無(wú)線充電的原理

無(wú)線充電是發(fā)射端(充電器)和接收端(手機(jī)等)各有一個(gè)線圈,發(fā)射端把電能通過(guò)發(fā)射線圈轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng),發(fā)射線圈的磁場(chǎng)穿過(guò)接收端線圈,根據(jù)基礎(chǔ)物理的法拉第電磁感應(yīng)定律,在接收線圈中將產(chǎn)生電場(chǎng),最后通過(guò)接收端輸出。原理如圖1所示。

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1.2 無(wú)線充電電路組成

1.2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

無(wú)線充電系統(tǒng)主要運(yùn)用電磁感應(yīng)原理,通過(guò)線圈實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。如圖2所示。系統(tǒng)工作時(shí)輸入端將交流電經(jīng)橋式整流電路變換成直流電,或直接用5 V直流電源為系統(tǒng)供電。通過(guò)電源管理模塊后輸出的直流電經(jīng)過(guò)振蕩電路轉(zhuǎn)換成高頻交流電經(jīng)發(fā)射電路供給初級(jí)線圈。次級(jí)電感線圈耦合獲得能量,接收初級(jí)線圈傳送的電流后,輸出的電流通過(guò)接收轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為成直流電對(duì)電池充電。

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1.2.2 單元電路的設(shè)計(jì)

1)發(fā)射電路

通電時(shí),Q2導(dǎo)通V+電壓經(jīng)Q1到L1,形成電容C2反向充電(左-右+),給Q2B級(jí)一個(gè)負(fù)電壓,Q2截止;Q2截止,Q1也截止,C2再次充電(左+ 右-),給Q2B級(jí)一個(gè)負(fù)電壓。如此反復(fù),Q1導(dǎo)通/截止,兩個(gè)三極管組成一個(gè)自激振蕩電路。電路如圖3(a)、(b)所示。

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2)接收轉(zhuǎn)換電路

二極管4148起半波整流作用。因?yàn)镸SP430G2553的工作電壓是3.3 V,所以用3.3 V穩(wěn)壓二極管進(jìn)行穩(wěn)壓。如圖4(a)、(b)所示。

3)檢測(cè)電路

當(dāng)6管腳為低電平時(shí),Q3不通,不通被拉高,拉高表示充電完成,否則表示充電未完成。當(dāng)7管腳為低電平時(shí),Q4不通,不通被拉高,拉高表示正在充電,否則表示不在充電狀態(tài)。6、7管腳通過(guò)430單片機(jī)的P1.1和P1.2端口進(jìn)行控制檢測(cè)。如圖5(a)、(b)所示。

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1.3 影響穩(wěn)壓值大小的因素

1.3.1 線圈間距

隨著發(fā)送線圈與接收線圈之間的距離越來(lái)越大,漏磁現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,造成了能量的損耗,導(dǎo)致穩(wěn)壓值越來(lái)越低。

1.3.2 輸入電壓

發(fā)射線圈與接收線圈相當(dāng)于一個(gè)變壓器。隨著輸入電壓的減小,發(fā)射線圈電壓減小,所以接收線圈電壓減小,所以半波整流之后穩(wěn)壓值越來(lái)越小。

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最后,選取線圈距離1 mm,輸入發(fā)射電路5 V,當(dāng)發(fā)送線圈和接收線圈為平面空心線圈且平行放置時(shí),穿過(guò)次級(jí)線圈的磁力線最多,耦合程度較高,實(shí)現(xiàn)了3.3 V的電壓傳輸和轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)論

無(wú)線充電技術(shù)是很有前途的非接觸的能量傳輸技術(shù),由發(fā)送端和接收端兩部分組成,初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的尺寸、材料、位置等都影響著無(wú)線充電系統(tǒng)的傳輸效率。通過(guò)用Multism仿真和實(shí)驗(yàn),文章設(shè)計(jì)的系統(tǒng),試驗(yàn)結(jié)果與理論基本相符,達(dá)到系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了5 V到3.3 V的無(wú)線能量傳輸。



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