基于MSP430单片机的无线充电器设计_周功明

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1、2011年8月绵阳师范学院学报Aug．，2011第30卷第8期JournalofMianyangNormalUniversityVol．30No．8基于MSP430单片机的无线充电器设计12周功明，周陈琛(1．绵阳师范学院物理与电子工程学院，四川绵阳621000;2．汕头大学工学院机械电子工程系研究生院，广东汕头515000)摘要:采用MSP430F2274超低功耗单片机作为无线传能充电器的监测控制核心，通过开关选择充电的速度，实现快速充电和常态充电功能，电能充满后给出充满提示且自动停止充电。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

2、的功能，电压和充电时间显示采用低功耗OCM126864－9液晶屏。该设计系统具有无线充电、能量传输效果好、携带方便、成本低、无需布线等优势，有着广泛的应用前景。关键词:MSP430单片机;无线充电器;设计中图分类号:TP368文献标识码:A文章编号:1672-612x(2011)08-0033-05引言目前，手机、MP3和笔记本电脑等便携式电子设备进行充电主要采用的是一端连接交流电源，另一端连接便携式电子设备充电电池的传统充电方式。这种方式有很多不利的地方，如频繁的插拔很容易损坏接头，也可能带来触电的危险等。因此，非接触式感应充电器在上个世纪末期诞生。凭

3、借其携带方便、成本低、无需布线等优势迅速受到各界关注。实现无线充电，能量传输效率高，便于携带成为充电系统的研究方向之一。本设计就是一个由能量发送单元和能量接收单元两大部分组成，利用电磁感应原理实现电能无线传递的充电器。1硬件系统设计1．1器件选择本无线充电系统的设计是用线圈耦合方式传递能量，使接收单元接收到足够的电能，以保证后续电路能量的供给。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，便于控制，所以充电方式上选择固定电流充电的恒流充电方案。在器件选择上选择有多种省电模式，功耗特别省，抗干扰力特强的MSP

4、430系列超低功耗单片机MSP430F2274作为无线传能充电器的监测控制核心芯片，电压和充电时间显示采用低功耗OCM126864－9液晶屏，以提高充电电路的能量利用效率。1．2系统框图无线充电系统主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。如图1所示，系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，或用24V直流电端直接为系统供电。当接收线圈与发射线圈靠近时，在接收线圈中产生感生电压，当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相同时产生谐振，电压达最大值，具有最好的能量传输效果。通过2个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化

5、成直流电为电池充电。1．3单元电路设计1．3．1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，不影响收稿日期:2011-04-22回修日期:2011-06-15作者简介:周功明(1963－)，男，副教授，主要研究方向:电子与单片机应用技术。·34·绵阳师范学院学报(自然科学版)第30卷充电。见图2所示。1．3．2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3所示。采用NE555构成振荡频率

6、约为510KHZ信号发生器，为功放电路提供激励信号;谐振功率放大器由LC并联谐振回路和开关管IRF840构成。振荡线圈按要求用直径为0．80mm的漆包线密绕20圈，直径约为6．5cm，实测电感值约为1142uH，由f=可知，当谐振在510KHZ时，与其并联的电容C5、C6约为680p，可用470pF的固定2π槡LC电容并联一个200PF的可调电容，可方便调节谐振频率。大功率管TRF840最大电流为8A、完全开启时内阻为0．85欧，管子发热量大，所以需要加装散热片。当功率放大器的选频回路的谐振频率与激励信号频率相同时，功率放大器发生谐振，此时线圈中的电压和

7、电流达最大值，从而产生最大的交变电磁场。当接收线圈与发射线圈靠近时，在接收线圈中产生感生电压，当接收线圈回路的谐振频率与发射频率相同时产生谐振，电压达最大值。构成了如图4所示的谐振回路。实际上，发射线圈回路与接收线圈回路均处于谐振状态时，具有最好的能量传输效果。第8期周功明等:基于MSP430单片机的无线充电器设计·35·1．3．3充电电路图5充电系统图Fig．5Diagramofchargingsystem如图5所示，电能经过线圈接收后，高频交流电压经快速二极1N4148进行全波整流，3300F的电容滤波，再用5．1V稳压二极管稳压，输出直流电为充电器

8、提供较为稳定的工作电压。1因为Uc(t)=∫i(t)dt，为了准确控制充电时间，