无线充电电路的设计和制造

1. 电路解决方案

将直流电转换为高频交流电，然后通过初级线圈和次级线圈之间的互感耦合实现电能的无线传输，而无需任何有线连接. 电路图如下所示.

它由两部分组成: 电能发送模块和电能接收与充电控制模块.

2. 动力传输模块

电路如下图所示. 源传输模块的电源有两种: 220V AC和12V DC（例如汽车电源），可以通过继电器J选择. 根据AC优先级的原理，设置继电器的常闭触点J到DC（电池BT1）.

S3通常已连接. 当使用交流电源时，经过整流和滤波后大约为18V的直流电会引起继电器J吸合，并且传输电路单元将在交流电源模式下工作. 此时，直流电源BT1从输电电路断开，LED1（绿色）发光为一种状态. 继电器J选择的+ 24V DC主要为发送线圈L1供电. 另外，IC1（78L12）降压为集成电路IC2供电. 为了确保J的作用不会影响发射电路的稳定工作，电容器C2的容量应不小于2200μF. 电能的无线传输实际上是通过发送线圈L1和接收线圈L2的互感来实现的，它们是没有磁芯的变压器的初级和次级线圈. 为了确保足够的功率和最高的效率，应选择更高的调制频率，同时考虑到设备的高频特性，此解决方案选择1.6MHz.

IC1是CMOS六反相器CD4069. 这里仅使用蓝色反相器. 方波振荡器由F1和F2组成，产生约1.6MHz的方波，由F3缓冲并整形，其幅度约为11V. 激励VMOS功率放大器管IRF6400的方波足以使其在开关状态（D类）下工作，以确保最高的转换效率. 对于方波振荡器，其振荡频率为:

fu = l /（1.4R1x）

确保与L1和C8电路的谐振频率一致. 可以设置为100 pF无线充电发射电路，R1可以调整. 为此，R1暂时设置为3K，并连接到可调电阻RP1. 在谐振状态下，尽管激励是方波，但L1中的电压是相同频率的正弦波. 可以看出，这部分实际上是一个变频器，它将50Hz的正弦转换为1.6MHz的正弦.

3. 受电充电控制模块

在通常情况下，接收线圈L2和发送线圈L1相距仅几厘米，并靠近同轴放置，因此传输效率更高. 电能接收和充电控制电路单元的原理如图3所示. 通过L2感应获得的1.6MHz正弦电版本的有效值为大约16V（空载）.

经过桥式整流（由四个高频开关二极管（如IN4148组成））和C5滤波后，可获得约18V的DC.

作为充电控制部分的唯一电源. R4，RP2和TIA31构成了4.15V的精密基准电压（锂离子电池充电终止电压），该精密基准电压通过R12连接到运算放大器IC3的同相输入端子3. 当IC2的反相输入2低于4.15V（充电时）时，IC3的高电位输出一方面会使Q4饱和，从而在LED2两端获得约2V的稳定电压（LED的正向导通具有调压特性），Q5和R6，R7相应地形成一个恒流电路，电流为: Io-（2-0.7）1（R6 + R7）另一方面，R5关闭Q3，LFD3不亮.

当电池充满电（大约大于4.15V）时，运算放大器大于大约4.15Vo时，IC3的反相输入端子2将输出低电位. 此时，Q4被截止，并且由于没有偏置电流，恒流管Q5被截止，从而停止充电. 同时，运算放大器的低电位输出通过R8接通Q3，并使LED3点亮，作为满状态指示器. 两种充电模式由R6和R7确定. R7在快速充电期间被充电模式选择开关SW短路，此时为10-（2-0.70）/ R6；缓慢充电期间，SW被关闭. 10 =（2-0.70）/（R6 + R7）.

4. 线圈生产与调试要点

发送线圈L1: 使用φ1mm漆包线在φ66mm圆柱体上紧密缠绕20匝无线充电发射电路，并用502胶正确粘合，然后再生为桶形线圈. 接收线圈L2: 使用φ0.4mm漆包线将同一个圆柱体绞合20圈，从轮胎中取出后排列成致密的环形，然后通过粘合固定，使接收模块尽可能薄.

无线能量传输充电电路的主要设计目标是提高能量传输设备的功率和效率，以及更完善的充电控制功能，而不是追求更长的传输距离，设计传输距离为1cm〜5cm，即微距传输. 该电路仅在电能的无线传输中提供一定的指导和启发. 仅对于小容量锂离子电池和锂聚合物电池，将其推广到大容量电池没有任何原则性障碍.

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