智能无线充电器的设计探讨

开发研究

智能无线充电器的设计探讨

高学群

(常州刘国钧高等职业技术学校，江苏常州213000)

摘要:设计了一款用于小功率电子设备的无线充电器，该充电器由发送控制器、接收控制器和充电监测3个部分所组成。整个项目基于电磁耦合方式设计，由能量发送线圈产生磁场，接收线圈感应到电动势之后由接收控制器处理，实现设备的无线充电。发送控制电路由高频大功率供电芯片XKT-412和供电传输芯片T5336为主要器件构成。接收控制器主要由电磁耦合接收电路和供电电路组成，输出稳定的电压和电流。整个项目设计了以STM32单片机为核心的实时充电监测模块，并能在OLED液晶显示屏实时显示充电压，充电电流和功率。

关键词:无线充电；电磁耦合;充电监测；单片机

1硬件设计

1.1发送电路

无线充电器的发送电路采用XKT-412芯片和T5336芯片搭建，采用此搭配可以稳定地提供发射频率。T5336是芯科泰最新开发的廉价优质高频大功率输出集成电路，配合XKT-412芯片工作，体积小,输出功率大,芯片采用最先进的宽电压自适应技术芯片设计工艺，同样的发射电路可以适用于任意电压范围内,可以不改变任何器件，使用极为方便,电路极为简单O T5336芯片的功能弓I脚如图1所示。

图1T5336芯片

LC振荡电路在振荡过程中由于线圈的内阻不能忽略且在能量传输过程的能量损耗导致电路中振荡电流肯定会大幅衰减,这时通过控制T5336的7、8号输出口电压，调整LC振荡电路两端的电压，用以补偿电路中阻抗和能量传输损耗的电压,使发射线圈所发射的电磁波能维持在稳定状态。

1.2接收电路

无线充电器的发送部分制作好之后就是无线接收器的设计，接收器的好坏直接影响到传输效率的高低。无线接收器选用XKT-3169芯片作为主控器件。无线充电器接收原理图如图2所示。L2与C7组成振荡接收电路，与发送端形成耦合机构，相互感应、互相影响而进行能量的传输。通过T3169进行控制,将接收到的感应电动势转换为固定的5V电压，由D1和D2二极管进行整流,电流通过时，阻作者简介：高学群(1963-),男，江苏常州人,天学专科，中职实验师，维修电工高级技术，电工、电子装配工、数控机床装调维修工高级考评员，研究方向：电工电气。止交流电，流过直流电，进行滤波。T3169也进行滤波,并且控制输出充电电压维持在5V O

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图2无线充电器接收原理图

2软件设计

2.1电压电流测量程序设计

在进行电压测量的时候需要使用到AD转换，硬件系统设计的是使用单片机内部自带的12位AD转换器，所以软件设计中需要配置相应的寄存器，以达到模数转换的效果。首先需要配置ADC的控制寄存器。STM32的ADC 转换时间的公式为：

T=12.5x周期+采样时间(1) 2.2充电功率测量程序设计

在电工学上，根据实际电路所能获取的数据进行电功率的计算方法有许多，常见的计算公式为：

P旦卫11=5=巴=1临(2) t t R

其中P就是电功率，当知道所在一定时间内消耗的总电能时，就可以计算得到电功率,知道电压和电流也可以计算得到电功率。计算公式为：

忌=吧(3)其中饪就是所要得到的充电功率数值。

3总结

本项目基于电磁耦合方式设计了一款用于小功率电子设备的无线充电器，该充电器由发送控制器、接收控制器和充电监测3个部分所组成。通过对无线充电效率与耦合距离的关系进行测试，表面实际测量曲线与理论曲线趋势的吻合。参考文献：

⑴刘永军.无线电力传输技术:创造未来空间神话⑴冲国电

子商情(基础电子),200&

［2］夏晨阳.感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究［D］.重庆:重庆大学图书馆,2010.

［3］杨成英，陈勇冲程距离无线输电的实现⑴.科技信息,2009：410-411.

［4］余发山.单片机原理及应用技术［Ml.徐州：中国矿业大学出版社,2003.(收稿日期=2019-06-16)

《湖北农机化》2019年第仃期