教你自制无线传能充电器-TI杯电子设计大赛优秀论文

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1、题目目目：无无无线线传线传传能充电器传能充电器指导老师：：：邓柳李德明队员及年级：罗国见欧明亮李键（2006级）学校及院系：长江职业学院工学院摘要本无线传能充电器由能量发送单元和能量接收单元两大部分组成，可在6cm的距离以内对电池进行快速和慢速充电。能量发送端可用市电和直流电源供电，具有交流优先和交直流自动切换的功能；接收端控制电路采用MSP430低功耗单片机，电压和充电时间显示采用低功耗OCM126864-9液晶屏。AbstractThewirelessenergytransmittingchargerism

2、adeupofanenergytransmittingunitandanenergyreceivingunit.Batterycanbechargedbythissystemintwomodes(quickmode/slowmode)withthedistanceupto6cm.TheenergytransmittingunitcanbepoweredbyACordirectcurrentandACisahighperiorty.Energyreceivingunitismadeupofcharge-circu

3、itandcontrol-unitwhichcontroledbyMCUnamedMSP430.Thechargingprocesswillbemonitoredbylcd(OCM126864-9).1方案设计1.1理论分析本系统设计的关键点一是用线圈耦合方式传递能量，使接收单元接受到足够的电能，以保证后续电路能量的供给；二是如何提高充电电路的能量利用效率，在满足充电电路正常工作的前提下尽可能采用低功耗设计。1.2选用TI器件的依据，，选择理由，选择理由，，所选，所选TI器件详细介绍依据：为了保证充电器的稳定性

4、，准确性；实现充电过程的实时监控。理由：TI公司MSP430系列是一个超低功耗类型的单片机，特别适合于电池应用的场合或手持设备。无线传能充电器能量接收单元由于其耦合方式获得电流有限，充电过程若采用单片机控制，必须采用低功耗的单片机；充电过程要实现电压的实时监控，内嵌AD转换器的MSP430系列无疑是最好的选择。TI器件介绍：1）有多种省电模式，功耗特别省，一颗电池可工作10年,在液晶显示时也能达到0.8uA的低电源消耗2）片内资源丰富,有ADC,PWM,若1干TIME,串行口，WATCHDOG,比较器,模拟信号

5、3）开发简单，仿真器价格低廉，不需昂贵的编程器。4）16位精简指令结构同其它微控制器相比，带Flash的微控制器可以将功耗降低5倍，既缩小了线路板空间又降低了系统成本。高效16位RISCCPU可以确保任务的快速执行，缩短了工作时间。大多数指令可在一个时钟周期里完成；6微秒的快速启动时间可以延长待机时间并使启动更加迅速，降低了电池的功耗。MSP430产品系列可以提供多种存储器选择，从14位ADCs到LCD驱动电路的混合信号外设，简化了各类应用中MSP430的设计ESD保护，抗干扰力特强。1.31.3设计方案论证1

6、.3设计方案论证1.3.1电源切换方案一：采用晶闸管，其优点是切换无噪声，但驱动电路复杂，且要安装散热片。方案二：采用继电器，功率大，内阻小，缺点是存在切换噪声。综上所述：要实现交直流自动切换，由于工作电流大，切换频率不高，所以选择（方案二）。1.3.2振荡电路：方案一：使用晶体管振荡，可以产生稳定准备工作频率，但频率不可调。方案二：使用RC振荡，其频率在一定的范围内可调，电路简单而且省电。综上所述：因系统选择频率不高，频率可调在一定的范围内，所以选择NE555与RC构成的振荡（方案二）。1.3.3功率放大电路

7、：方案一：采用大功率开关三极管作为功放元件，但管耗较大，需要大面积的散热片，成本较高。方案二：采用场效应管作为功放元件，功耗低于三极管，驱动功率小，使用方便，所以选（方案二）。1.3.4充电电路：方案一：变流充电，但是时间与电压上升不呈线性关系，对电池有影响，而且难以把握充电时间。方案二：恒流充电，恒定的充电电流对电池影响小，充电电流不随电池电压的变化而改变，电压与电流呈线性关系，便于控制时间。由于无线传电电压随能量发送单元和接收单元耦合线圈的间距D在测试中需要改变，而充电时间相对固定，所以固定电流充电是首选方

8、案。22系统实现2.1硬件设计2.1.1系统框图系统框图2.1.2单元电路设计1、、电源切换、电源切换交直流输入采用单刀双闸继电器，交流上电常开闭合，常闭打开实现交流优先，交流断电继电器断电，常闭闭合，实现自动切换。在切换时，时间很短，C1可提供一定时间的电量，可以实现不断电切换，不影响充电。图（1）电源系统32、发射及接收电路发射电路由振荡信号发生器和谐振功率放大器两部分组成，见图（