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一款无线充电器电路原理设计
1 无线充电器原理与结构
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。
经过电源管理模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。
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成直流电为电池充电。
2 .2 发射电路模块
如图3，主振电路采用2 MHz有源晶振作为振荡器。
有源晶振输出
的方波，经过二阶低通滤波器滤除高次谐波，得到稳定的正弦波输出，经三极管13003及其外围电路组成的丙类放大电路后输出至线圈与电容组成的并联谐振回路辐射出去。
为接收部分提供能量。
3.2 接收电路模块
测得与电容组成的并联谐振回路的空芯耦合线圈的线径为O.5 mm，直径为7 cm，电感为47 uH，载波频率为2 MHz.根据并联谐振公式得匹配电容C约为140 pF.因而。
发射部分采用2MHz有源晶振产生与谐振频率接近的能源载波频率。
结论
实验证明，虽然该系统还不能充电于无形之中，但已能做到将多个校电器放置于同一充电平台上同时充电，免去接线的烦恼。
基于单片机的太阳能无线手机充电器的设计作者：王阳朱铝芬高宇程凯来源：《物联网技术》2019年第11期摘要：为了解决手机户外无法充电而不能正常使用的问题，设计一款基于单片机的便携式太阳能无线智能手机充电器，利用太阳能电池板将光能转换为电能，由降压稳压电路将电能存储于蓄电池中，通过无线电力传输模块将电能传输至手机终端，由降压稳压处理后给手机充电，并结合单片机对充电过程进行智能监控，有效保护蓄电池。
实验结果表明，该无线充电器在光能充足、距离适当的情况下，能够有效实现太阳能无线充电。
关键词：太阳能;无线传输;单片机;蓄电池;智能监控;降压稳压电路中图分类号：TP202 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）11-00-030 引言现代社会，科技高速发展，太阳能作为绿色环保能源被广泛应用，手机、耳机、键盘甚至共享单车也都进入无线时代，而手机充电器却依然被电源、插座和数据线束缚着。
太阳能作为绿色环保能源有着无可比拟的优势，简单便捷的无线充电方式也必将逐渐替代传统的有线充电，特别是在缺乏电能的地方，太阳能无线充电具有较高的使用价值，故研制一款便携式太阳能无线手机充电器非常有意义。
然而，市面上的一些太阳能无线充电器普遍存在以下问题：（1）太阳光照强度的变化引起太阳能电压输出不稳定;（2）无线传输的稳定性不强及距离限制问题;（3）蓄电池充电保护不完善;（4）不具备显示、报警功能。
针对上述问题，本文设计一款基于单片机的便携式太阳能无线智能手机充电器。
1 总体方案设计太阳能无线手机充电器主要由太阳能电池板、降压稳压电路、无线电力传输电路、单片机电压采集监控电路、无线电力接收电路、手机充电电路、充电保护电路等组成，实现将太阳能转换成电能，通过无线供电方式为手机等设备供电。
具体设计框图如图1所示。
2 硬件设计2.1 太阳能充电及降压稳压电路设计利用太阳能电池板可直接将光能转换为电能，为了解决太阳光照强度不稳定导致电压不稳定的问题，本文采用多块太阳能电池板进行串并联以提高电压，再利用稳压器降压后给蓄电池供电，从而确保输出相对稳定的电压。
基于新能源的太阳能无线充电器设计
齐超然
【期刊名称】《集成电路应用》
【年(卷),期】2024(41)4
【摘要】阐述一款太阳能无线充电器的总体设计方案,硬件设计方案包括单片机模块选型、单片机选型、无线电力发射/接收芯片选型,软件设计方案包括AD转换程序设计、无线充电模块程序设计。
【总页数】2页(P122-123)
【作者】齐超然
【作者单位】山西应用科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM910
【相关文献】
1.基于单片机的太阳能无线充电器设计
2.太阳能无线充电器的设计
3.基于单片机的太阳能无线手机充电器的设计
4.一款广播发射机房太阳能无线充电器的设计
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无线充电器电路原理及设计引言无线充电器是一种方便的充电设备，它通过电磁感应实现无线充电，不需要插入充电线即可对充电设备进行充电。
本文将介绍无线充电器的电路原理和设计。
电路原理无线充电器的电路主要由两个部分组成：发射器和接收器。
发射器原理发射器是无线充电器的核心组件，它负责产生并传输电磁场。
发射器电路由以下几个部分组成：1. 电源模块：负责提供电源给发射器电路。
2. 信号发生器：产生高频交流信号。
3. 驱动电路：将高频交流信号放大并传输到发射线圈。
4. 发射线圈：通过电流在线圈中产生磁场。
发射器原理是利用信号发生器产生高频交流信号，并经过驱动电路放大后，传输到发射线圈。
发射线圈中的电流会产生磁场，这个磁场会传输到接收器中。
接收器原理接收器是无线充电器的另一个重要部分，它用于接收发射器传输的电磁场并将其转化为电能供给充电设备。
接收器电路由以下几个部分组成：1. 接收线圈：接收发射器传输的磁场并将其转化为电流。
2. 整流电路：将接收到的交流电流转化为直流电流。
3. 电源管理模块：对转化后的直流电流进行管理和分配。
接收器原理是接收发射器传输的磁场，通过接收线圈将其转化为交流电流，并经过整流电路转化为直流电流。
电源管理模块对直流电流进行管理和分配，以供给充电设备使用。
电路设计无线充电器的电路设计需要考虑以下几个关键因素：1. 电流和电压要匹配：发射器和接收器之间的电流和电压需要匹配，以确保能够有效传输电能。
2. 效率和损耗控制：设计时要考虑电能的传输效率和损耗，减少能量的浪费。
3. 安全性：在设计过程中要考虑充电器的安全性，防止电流过大或其他安全事故发生。
4. 尺寸和成本：设计时要考虑充电器的尺寸和成本，选择合适的元件和材料。
电路设计需要综合考虑以上因素，并根据实际需求进行调整和优化。
总结本文介绍了无线充电器的电路原理和设计。
通过了解发射器和接收器的原理，可以更好地理解无线充电器的工作原理，并在设计过程中考虑各种关键因素。
小学生科技小制作科技小制作：太阳能充电器简介：太阳能是一种可以转化为电能的绿色能源，利用太阳能来为电子设备充电不仅可以节省能源，还可以减少对环境的污染。
在这个小制作中，我们将使用太阳能来制作一个简单的太阳能充电器。
材料：1.太阳能电池板2.充电控制器3.锂电池B输出接口（可使用旧的充电器拆卸得到）5.电线6.胶带或胶水7.电池盒（可选）步骤：1.首先，将太阳能电池板固定在一个能够接收太阳辐射的位置，如窗户上或户外的太阳能充电区域。
使用胶带或胶水来确保太阳能电池板牢固地固定在位。
2.连接太阳能电池板和充电控制器。
在太阳能电池板的正负两极上，有一对电线插口。
将这对电线插入充电控制器的正负两极上对应的插孔。
3.连接充电控制器和锂电池。
在充电控制器的两端，也有一对电线插座。
将这对电线插入锂电池的正负两极上对应的插孔。
4.连接充电控制器和USB输出接口。
将充电控制器的USB输出接口连接到USB输出接口，以便为电子设备提供电力。
5.将锂电池和USB输出接口放入电池盒中，以保护它们。
电池盒是可选的，但可以更好地组织和保护电池和接口。
6.将充电器放在太阳能充电的位置，并让太阳能电池板直接接收太阳光。
此时，充电器将通过太阳能电池板从太阳的能量中提取电能，并将其储存在锂电池中。
7.当需要给电子设备充电时，将其连接到USB输出接口即可。
小技巧：1.在制作之前，请确保太阳能电池板和其他部件都是在可控范围内并有足够的安全性能。
如果需要，请寻求成人的帮助。
2.在太阳能电池板和充电控制器之间，使用适当的电线进行连接，以确保电路畅通。
3.在购买和使用锂电池时，请务必遵循相关安全规定，以避免发生电池泄漏或爆炸等危险。
总结：通过制作这个小太阳能充电器，我们可以利用太阳能来为我们的电子设备提供电力，实现环保的目标。
这不仅可以帮助我们节省能源、保护环境，还可以培养我们对科技的兴趣和创造力。
希望大家能够尝试制作并享受这个简单又有趣的科技小制作！。
无线充电设备设计随着科技的不断进步，无线充电设备成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
无线充电设备设计的关键在于提供便捷、高效、安全的充电体验。
本文将从硬件、软件和安全方面三个方面对无线充电设备的设计进行探讨。
一、硬件设计1. 充电器技术：无线充电设备主要通过电磁感应实现充电功能。
在硬件设计中，需要考虑充电器的功率、频率和效率。
高功率能够提供更快的充电速度，但也可能导致产品发热或损坏；适当的频率选取可以减少互应干扰，提高传输效率。
2. 发射器与接收器设计：发射器和接收器是无线充电设备的核心组件。
发射器产生电磁场并传输能量，接收器接收电磁场并将能量转化为电能。
在设计上，需要考虑发射功率、接收灵敏度和充电距离等因素，以保证传输效率和充电的可靠性。
3. 充电设备布局：设计无线充电设备时，需要考虑充电设备的布局，以提供更好的充电覆盖范围。
布局要充分考虑用户使用习惯和设备放置位置。
合理布置充电器和接收器的位置，可以在无需人工干预的情况下实现充电。
二、软件设计1. 充电管理系统：无线充电设备不仅需要实现充电功能，还需要进行充电管理。
软件设计中，可以考虑添加充电计时、电量监控等功能，方便用户了解充电情况。
同时，也可以为设备添加智能化控制，实现自动开关充电等功能。
2. 兼容性与适配性：无线充电设备设计中，需要考虑多种设备的兼容性和适配性。
可以采用主流的无线充电标准，如Qi标准，以保证与其他设备的兼容性。
同时，还可以根据不同设备的充电需求进行适配，提供多种供电方式以满足用户的多样化需求。
三、安全设计1. 电磁辐射与电池管理：无线充电设备在使用过程中会产生一定的电磁辐射。
为了确保用户的健康与安全，设计中需要合理控制辐射水平，并通过电池管理实现过充、过放、过流等情况的监控和保护。
2. 防止过热和短路：充电过程中，设备可能会出现过热和短路等安全问题。
为了避免这些问题，设计中需要添加温控装置和短路保护装置，确保设备在充电过程中的安全性。
电路讲解：1.太阳能电池板选型考虑到实际使用需求，我们采用折叠式太阳能电池板。
目前折叠式太阳能电池板中，电池板芯有单晶、多晶、和非晶体三种。
其中，单晶电池板效率高质量好，但是价格也高。
为了达到预期效果，我们使用的是单晶电池板。
电池板输出电压在开路情况下电压最高可达7.8V。
2.无线充电原理无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器，采用了最新的无线充电技术，无线充电技术在2007 年获得了20 项专利，多种设备可以使用一台充电基站、手机、MP3 播放器、电动工具和其他的电源适配器的有线充电情况将不会存在了。
通过使用线圈之间产生的磁场，神奇的传输电能，电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。
当前的大部分充电器，例如iPod 和iPhone，都通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电。
无线充电技术的优势在于便捷性和通用性。
缺点就是效率低和只能提供电能。
而Apple 的Dock 连接器不仅仅提供电能，同时还能把音频和视频文件通过USB 接口同步到设备上。
不过，无线充电技术还是会给WiFi 和电池技术带来进步的。
对于不需要数据传输的设备来说，这一新技术将会大大减少用户所需各种充电器的数量。
另外，通过采用无线充电技术，公共移动设备充电站将会有可能成为现实。
3.无线充电发射端电路设计我们的充电电路直流输入电压是在 5.5V-7.8V的范围内。
在XKT-408A的控制下，通过T5336输出一个可控的低电压。
直流电压与T5336的输出电压的电压差控制铜线圈和C11的LC振荡电路，发射出稳定的高频电磁波。
XKT-408系列集成电路，采用CMOS制程工艺，具有精度高、稳定性能好等特点，其专门用于无线感应智能充电、供电管理系统中，可靠性能高。
XKT-408负责处理该系统中的无线电能传输功能，采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量转换及电路的实时监控；负责各种电池的快速充电智能控制，XKT-408只需配合极少的外部元件就可以做成高可靠的无线快速充电器、无线电源供电器。
太阳能无线充电器设计
【摘要】本设计是以单片机为管理核心，采用交流市电和太阳能电池双电源进行供电，将电源进行处理，内部自行产生频率，智能检测有无接收部分，充满电后自行断电，液晶显示实时光照电压、内部蓄电池电压和电源类型。
接收部分和发射部分采用谐振原理，消除了除接收机以外的物件误触发发射机工作。
【关键词】无线充电;智能;太阳能;自动断电
1.设计方案
发射机采用双路供电方式，交流部分采用变压整流稳压，为系统提供正负直流电压，太阳能部分的设计思路是：采用太阳能充放电控制器对内置蓄电池进行充放电管理，电池的输出进入逆变环节，得到双电源输出，市电和蓄电池电压送入双路继电器，由单片机进行选择供电源，双路继电器接至核心板，核心板对电压进行对称调整，为功率三极管供电，核心板的频率产生部分生成可调的频率信号，用产生的信号去推动功率三极管，将信号进行功率放大，利用谐振产生高压，通过线圈发射出去;接受机也利用谐振，通过线圈将信号接收到，进行AC-DC处理，送入负载;在发射线圈上加一个检测线圈电压变化的电路，检测发射线圈所处的三种工作状态，送给单片机，单片机根据信号做出相应的控制;在接收机进入负载前的电路中串入一个电流检测电路，以此来判断负载电量是否充满;单片机根据光照电压，蓄电池电压，发射线圈的工作状态，做出相应的控制;外加液晶显示状态，显示实时的电池板电压，蓄电池电压，以及此时的供电源。
2.硬件设计
2.1 系统总体设计结构
本设计主要用于对常用电子产品进行充电，开机后系统进入自动模式，不用进行任何设置，只需将接收部分置于发射机上，便可进行工作，将接收机拿开后，自动进入待机模式，且扫描有无接收机。
系统结构框图如图1所示。
2.2 太阳能模块
此系统可以使用太阳能进行供电，由于太阳能电池板的驱动力弱，且为单极性电源，因此要对光照电压进行一些处理，方可为无线充电模块供电;此模块主要有太阳能蓄电池、充放电控制器、逆变器三个模块。
图1 系统框图
2.2.1 充放电控制器
此模块的主要功能是保护蓄电池的过冲和过放，使电池的输入和输出隔离;
只要光照亮充足，电池组件就可以为电池充电，当电池两端的电压达到饱和电压时，微控制器进行保护，切断组件电源输入，此模块的负载端是否输出由发射核心板控制，当电池电压过低时，发射核心板关断电池输出，打开电池输入，并且切换到交流市电供电。
2.2.2 逆变器
由于发射核心板需要双电源供电，所以必须对电池输出电压进行逆变，得到双电源;本系统的核心板发射电路所用的电压最高达正负30V，蓄电池输出的最大电压是12V，因此还要对电池电压进行升压，该逆变器也具备升压功能，将逆变器输出电压调节至正负30V，送至发射核心板。
2.3 发射机部分电路设计
2.3.1 电源选择电路
电源选择部分选用的是双刀双掷继电器，由于本设计属于电源类，功率较大，利用模拟开关选择有损耗，且有延迟，双刀双掷继电器可以迅速切换，而且完全隔离。
利用单片机弱电控制功率大电流电源，消除了模拟器件的发热和损耗电流。
2.3.2 双路电源开关
为了使电路的无用损耗进一步降低，利用两个继电器从电源部分切断与功率部分的联系，这样可以使另外一个不工作的电源停止工作。
结构虽然简单，但有效的控制了电源的相互冲突和损耗。
2.3.3 频率产生电路
频率产生部分利用了RC桥式振荡电路来产生发射所需要的信号，RC桥式振荡电路的振荡频率虽然有限，但是满足发射所需要的频率，结构简单，调试容易;由于发射对信号类型要求不严格，只要出现交流信号即可，简易的桥式振荡即可满足。
2.3.4 频率放大电路
由于发射频率较高，而且还要驱动大功率线圈，一般的集成功率放大元件无法满足，且在价格方面较高，在这里，选择的是利用功率三极管来进行功率放大（如图2所示），发射信号对频率的形状要求不严格，不用担心形成失真造成的影响;为了减小在线圈中的损耗，利用RC并联谐振，提高发射电压，降低线圈中的电流，且在接受部分中，谐振频率还可以进行匹配，不用担心其他东西造成的误触发和误接受。
此电路（如图2所示）中的电容C21的作用是进行隔离，三极管的发射极是负电压，如果直接接通，会形成直流通路，产生很大的电压，导致负电源芯片
发热严重，利用电容进行隔离，解决了此问题;电容C4的作用是消除高频信号，以免高频信号会对功率放大产生自激振荡。
图2 功率放大电路
2.3.5 物件检测电路
本设计具有智能化，可以自动检测有无接受机置于其上，由于发射和接收电路之间是进行过频率匹配的，可以进行谐振，当有接收机置于其上时，发射线圈上的频率幅值会发生变化，且发射频率会变的稳定，检测电路（如图3所示）检测发射线圈上的信号变化，便可知道有无物件置于其上。
图3 从机检测电路
根据线圈电平所发生的变化，可以得到三种关键电平，让三种电平去触发不同的触发器，得到三路输出的信号，单片机检测相应路上的电压，便可判断此时处于那种状态，三极管的作用是进行高电平识别。
比较器加正反馈的作用是可以迅速的进行临界电平锁定，消除在临界电平时，比较器输出不稳定的现象。
2.4 接收机部分电路设计
2.4.1 信号处理电路
由于接收到的信号为高频信号，一般的整流桥无法很好的处理，在此利用快速二极管搭的整流桥，由于在传输过程中，为了减小在线圈上的损耗，因此电压高，电流小，所以稳压电路要用恒功率传输形式，使用LM2596的标准ADJ电路模式即可。
利用LM2596进行恒功率降压传输，可以不用高频变压器，便可进行功率传输，电路结构简单，调试容易，使用简单。
2.4.2 电流检测电路
在LM2596ADJ和负载之间串入一个电流检测电路，此电路的作用是检测输出的电流，根据电流的状况来控制接收机工作与否;现在的电子产品都内置充电管理电路，当充满电后，便断开或进行脉冲充电，此电路便可以检测电流的变化，当出现变化时，断开线圈与接收机之间的连接，发射机的线圈信号呈现出充满电时的状态，检测电路（如图5所示）检测到后送给单片机，单片机便停止功率发射。
图4 电流检测
检测电路利用ACS712EL电流检测芯片（如图4所示）来检测流入负载的电流，此芯片将电流转换成相应的电压，由于此芯片检测的电流最大可达5A，检测充电电流所转换到的电压很小，所以后级还需要对电压信号进行处理，并转换成相应的开关信号，对前级进行控制。
图5 检测信号处理电路
图6 程序流程图
此电路（如图5所示）将得到的微弱小信号进行放大、平移，得到合适的电平，经最后一级的比较器输出高低电平，为了降低损耗，利用MOS管作为开关管，由于运放输出的高电平太低，利用三极管进行转换，来控制MOS管的开关。
2.5 显示部分电路设计
显示部分电路采用LCD12864液晶屏显示相关的信息，信息包括当前外部光照电压，内部蓄电池电压，此时的电源类型以及充电状态。
光照电压也可以间接地反映外面的温度，可以在室内了解室外的光照强度。
3.软件设计
本设计中的软件是实现该设备智能化的核心，使用51单片机进行控制，使系统可以根据实时状况进行相应的调整，并且进行显示相应的参数。
（如图6所示）
程序在时刻不停的检测系统发出的信号，及时的做出的相应的控制，并且显示相关信息，使系统得以实现自动化。
4.系统调试
此系统的调试是非常的重要，系统调试的结果决定系统的稳定性和系统效率，由于本设计属于非接触性电能传输，频率和电压直接影响接收机所接收到的功率大小，甚至接收机能否接收到发射出的功率。
4.1 发射系统调试
4.1.1 发射频率调节
发射频率是由RC桥式振荡电路产生的，改变其中的电阻，便可调节频率，在这里加上精密电位器进行调节，发射电路是RC并联谐振，先粗略的将频率调节至计算的谐振频率点，然后在发射线圈两端加上示波器，缓慢的调节电位器，调节至线圈上的电压峰值最大，此时的频率就是该RC并联的谐振频率。
4.1.2 发射电压调节
发射电压也决定着发射的功率，这里利用的是双电源，负电源处的电位器调至输出电压最大即可，然后再调节正电源处的点位器，方法和调节频率一样，寻找最大的发射电压点，这样保证发射线圈上的电压最大，在线圈上的阻抗一定时，保证了最大电流的发射。
4.2 接收系统调试
电流检测调节摘要：电流检测电路是接收接收机里面唯一一个控制电路，如果电流检测电路没有调试好，接收的功能之完成一半，当电充满时，无法关闭发射机，会损耗不必要的能源;接收机主要调节的是放大后的电平高低，如果调节不准，将会使触发电路无法触发，导致无法自动关闭系统。
5.总结
在制作过程中，有很多地方还是值得自己以后借鉴的，有一些电路是在网上找到的，然后根据自己的具体情况进行调整，实现了相应的功能，但是有的电路却不能，而且频率越高，信号越弱，也就越难控制好，经过了几个月的制作，总算弄好了。
