智能无线充电系统

摘要 基于现在中国市场上还没有真正的无线充电的产品，我们利用电磁感应的基本原理结合模拟数字基础理论设计制作了智能无线充电系统。此作品内部应用电流控制型脉宽调制集成电路来驱动场效应管从而产生高频振荡脉冲，通过电磁感应向外界传送能量，通过接收电路把磁场能转化成电能从而实现对用电设备的充电（此作品以手机电池充电为例）。其系统经济实用，市场前景极其广阔。 二、系统简介 一、主要功能： 本系统可对电池进行无线充电，智能检测是否有电池充电，时刻监测电池的充电状态和所用时间、并通过液晶屏显示。系统设有过热保护过流保护等功能。附加功能：万年历。 二、系统方案： 智能无线充电系统主要有在线编程部分、主控部分、供电部分、能量转换部分、能量发射部分、接收部分块这六个部分组成。 三、各部分的功能与性能指标： 电源部分：电源取自市电220V交流电经变压器变压后得到+17V和+38V直流电，此两组电压经稳压集成电路LM7805得到+5V直流电压给在线编程部分和主控部分供电，可调稳压集成电路LM317输出+25V、37mA电压和电流为能量转换电路中的震荡电路提供稳定的电压和电流，使之能够产生正常稳定的脉冲波形。 在线编程部分：该部分采用达盛套件EPLAY-89S51实现在线编程功能，该部分可实现max232串口在线下载和ISP在线下载，可对AT89S5X和STC89C5XRC编程，具有稳定性高和操作灵活方便等特点。 主控板部分：由于该充电系统不需要很高的运作速率，故CPU选用廉价易购的AT89S5X和STC89C5XRC系列的单片机。CPU主要控制和检测的部分有液晶屏的显示、电池状态的检测、温度的实时采集、DS12C887的读取、蜂鸣器指示灯共同组成的报警电路、指示电路、以及键盘的扫描、继电器工作等电路。为实现更加人性化的人机交换界面采用了带中文字库的液晶屏幕金鹏12864作为显示，可实时显示系统当前的工作状况。在待机状态下可做万年历使用、因采用防掉电时钟芯片DS12C887，保证时间准确性和实时性。 电池状态检测信号取自红外对管，CPU从时间和亮灭状态上对红外信号进行识别处理，从实现对电池状态的识别和继电器、蜂鸣器等外围电路的控制。 能量转换部分：该部分的核心器件是脉宽调制器芯片UC3842和大功率MOSFEF管2SK727。UC3842是一款高性能单端输出式电流控制型芯片，正常工作电流仅为15mA。该集成电路①脚是误差放大器的输出端，外接了330千欧姆电阻和0.001uF电容用于改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输入端，此脚电压2.43V电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较，在芯片内产生误差电压，从而控制脉冲宽度，此系统的占空比约为30％；③脚为电流检测输入端， 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定f=1.8/(RT×CT)本系统振荡频率为 f=1.8/(10k×0.0047uf)=38.298KHz ⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ；⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。该集成电路6脚可输出18V稳定的驱动脉冲且上升、下降时间仅为50ns，从而克服了分立元件输出波形稳定性差、电路参数调整复杂等弊端。 场效应管采用2ＳＫ７２７，其 VDSS=900v,Id=5A,Pd=125W。2SK727的性能指标远大于设计所要的指标，保证了系统的稳定性。