一、手機無線充電器
和十年前相比,手機在我們生活時間中的占比已經翻了不止一倍。據外媒發布的《2020全球移動市場報告》所述,2020年全球智能手機用戶或到達35億,而來自中國的用戶至少占其中的四分之一。
工作、通訊、購物、娛樂等用處都得以在手機上實現,視頻、游戲類APP成為用戶云端時間的頭號殺手,全球用戶的平均每日使用智能手機時間超過5.4H。手機在功能日益強大的同時,也面對著續航時間的限制與考驗。無線充電設備以其便攜性及適配度佳,而備受市場青睞。
二、手機無線充電系統參數及電路原理圖
2019年,You Qin Hua設計了一種基于磁共振的手機無線充電器,并提出了提高無線充電傳輸效率的有效方法。
【手機無線充電系統總體設計參數】
整體電路硬件主要設計參數
- 直流電源電壓12V
- 輸出電壓5V,輸出電流1A
- 微控制處理器:STC89C51單片機
- CMOS:74HC14
- MOS管(功率場效應管):Vds=100V,Id=23A
- MOS管驅動芯片:IR2110芯片
- 諧振電感:1mm漆包銅線,L=72uH,發射線圈d=26cm,接收線圈d=22cm
- 諧振補償電容:無極性薄膜電容CBB223
- 整流二極管:1N5819
【發射部分電路原理圖】
本系統發射電路主要包括PWM信號電路、高頻逆變電路、MOS 管驅動控制電路及諧振電感電容。
【PWM信號電路原理圖】
電路由低功耗、高性能的微控制處理器STC89C51和低功耗、運行快的74HC14 CMOS組成。STC89C51產生矩形波,而74HC14則能防止驅動電路中的MOS管同時導通。
【全橋逆變電路】
全橋高頻逆變電壓能夠輸出2倍的電壓,傳輸功率較大,傳輸效率高,所以相較于半橋逆變,全橋逆變更適用于此系統。
全橋逆變中開關管的選擇:
- 高頻
- 高阻抗
- 高耐壓
本系統選用了大功率、大電流、高耐壓的NMOS管IRF540N,VDS=100V,ID=45A,內阻小,關斷延時時間短,是優質的高頻MOSFET。
可選用的VBsemi微碧半導體的場效應管型號:
①IRF540N
②IRF540NSTRPBF
③VBE1104N
④VBM1104N
⑤VBZM20N10
【可用的VBsemi微碧公司MOSFET產品參數】
【IR2110 MOS驅動芯片電路】
【接收回路原理圖】
當發射回路和接收回路的品質因數一樣時,系統的傳輸效率將會最佳。系統無線電能傳輸效率主要和諧振頻率、互感系數、線圈內阻、負載電阻有關。
三、參考文獻
[1]游慶華. 基于磁共振技術的手機無線充電器設計[D].華僑大學,2019.
[2]盧燕陵. 小功率無線電能傳輸系統中的補償網絡研究與設計[D].電子科技大學,2018.
[3]郭上華,張波,黃潤鴻,劉紅偉.諧振式無線電能傳輸軟開關高頻逆變器設計[J].電力電子技術,2015,49(10):78-79.
[4]張劍韜,朱春波,雷陽,宋凱,逯仁貴,魏國,陳清泉.無線電能傳輸感性系統特性分析[J].電工技術學報,2015,30(S1):303-307.
四、微碧半導體MOS管封裝及應用
微碧半導體企業主要產品的封裝有:SOP-8 、TO-220(F)、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產線。
【微碧部分MOS管產品封裝】
廣泛應用于3C數碼、安防設備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車電子、網絡通信、物聯網IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池(鋰電池保護板)、LED電源等產品。微