一種基于MSP43O單片機的無線充電器設計

　　目前，手機、MP3和筆記本 電腦等便攜式電子設備進行充電主要采用的是一端連接交流電源，另一端連接便攜式電子設備充電電池的傳統充電方式。這種方式有很多不利 的地方，如頻繁的插拔很容易損壞接頭，也可能帶來觸電的危險等。因此，非接觸式感應充電器在上個世紀末期誕生。憑借其攜帶方便、成本低、無需布線等優勢迅速受到各界關注。實現無線充電，能量傳輸效率高，便于攜帶成為充電系統的研究方向之一。本設計就是一個由能量發送單元和能量接收單元兩大部分組成，利用電磁感應原理 實現電能無線傳遞的充電器。

　　1 硬件系統設計

　　1.1 器件選擇

　　本無線充電系統的設計是用線圈耦合方式傳遞能量，使接收單元接收到足夠的電能，以保證后續電路能量的供給。由于無線傳電電壓隨能量發送單元和接收單元耦合線圈的間距D在測試中需要改變，而充電時間相對固定，便于控制，所以充電方式上選擇固定電流充電的恒流充電方案。在器件選擇上選擇有多種省電模式，功耗特別省，抗干擾力特強的 MSP430系列超低功耗單片機MSP430F2274作為無線傳能充電器的監測控制核心芯片，電壓和充電時間顯示采用低功耗OCM126864-9液晶屏，以提高充電電路的能量利用效率。

　　1.2 系統框圖

　　無線充電系統主要采用電磁感應原理，通過線圈進行能量耦合實現能量的傳遞。如圖1所示，系統工作時輸人端將交流市 電經全橋整流電路變換成直流電，或用24V直流電端直接為系統供電。當接收線圈與發射線圈靠近時，在接收線圈中產生感生電壓，當接收線圈回路的諧振頻率與發射頻率相同時產生諧振，電壓達最大值，具有最好的能量傳輸效果。通過 2個電感線圈耦合能量，次級線圈輸出的電流經接受轉換電路變化成直流電為電池充電。

　　1.3 單元電路設計

　　1.3.1 電源切換

　　直流輸入采用單刀雙閘繼電器，交流上電常開閉合，常閉打開實現交流優先，交流斷電繼電器斷電，常閉閉合，實現自動切換。在切換時，時間很短，C1可提供一定時間的電量，可以實現不斷電切換，不影響充電。見圖2所示。

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　　1.3.2發射及接收電路

　　發射電路由振蕩信號發生器和諧振功率放大器兩部分組成， 見圖3所示。采用NE555構成振蕩頻率約為510KHZ信號發生器 ,為功放電路提供激勵信號;諧振功率放大器由Lc并聯諧振回路和開關管IRF840構成。振蕩線圈按要求用直徑為0.8mm的漆包線密繞2O圈，直徑約為6.5cm,實測電感值約為142uH ,由 , 當諧振在510KHZ時，與其并聯的電容c5、c6 約為680P,可用470pF的固定電容并聯一個200PF的可調電容，可方便調節諧振頻率。

　　大功率管TRF840最大電流為8A、完全開啟時內阻為0.85歐，管子發熱量大，所以需要加裝散熱片。當功率放大器的選頻回路的諧振頻率與激勵信號頻率相同時，功率放大器發生諧振，此時線圈中的電壓和電流達最大值，從而產生最大的交變電磁場。當接收線圈與發射線圈靠近時，在接收線圈中產生感生電壓，當接收線圈回路的諧振頻率與發射頻率相同時產生諧振，電壓達最大值。構成了如圖4所示的諧振回路。實際上，發射線圈回路與接收線圈回路均處于諧振狀態時，具有最好的能量傳輸效果。

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　　1.3.3 充電電路