中山凤凰蓄电池代理

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凤凰蓄电池目前市场上的电子产品层出不穷，各种电子产品的充电器也多种多样，这样既浪费资源，又不利于环保，更重要的是这些充电器不具备通用性，不方便用户的使用。日常生活中，经常会遇到手机、电脑等电量不足，急需充电的情况，而且不可能随时携带充电器，导致手机充电很麻烦。有了无线充电技术就可以在很大程度上减少这种麻烦。因此，设计基于MSP430F149的蓝牙无线充电系统，摆脱以往电线的束缚，解决电子产品充电接口不兼容的问题。该设计具有携带方便、成本低、无需布线等优势，适用于各手持移动设备以及小型用电器，不但环保并且方便了广大的用户。

销售：王浩

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梅兰日兰蓄电池：www.meilandianchi.com

 

1凤凰蓄电池 整体方案设计

方案的主要任务是利用MCU MSP430F149 控制蓝牙模块，实现蓝牙手机与蓝牙模块的匹配，或者蓝牙模块之间的匹配。通过发射电路的单片机控制AD9851产生PWM 波，控制IR2110 产生100 kHz的方波作为激励信号，驱动功率放大电路放大功率，并且其激励信号频率与线圈设定好的固有频率接近时便产生谐振，能量便可以由发送端向接收端传送，接收到的能量经过整流稳压电路实现恒压输出。当匹配成功后，通过接收电路的单片机控制TP4056充电管理模块实现为锂电池充电，电能充满后给出提示且自动停止充电。并通过电压电流检测模块，实时检测充电时的电压与电流。整个充电过程可以通过按键进行控制，实现蓝牙配对连接、断开和蓝牙关闭功能，并具有液晶显示功能。

2 硬件电路设计

2.1 硬件总体设计

整个系统主要由蓝牙发射与接收模块、磁耦合谐振模块、电压电流检测模块、显示与按键控制模块、充电管理模块、单片机控制电路和系统供电组成。蓝牙发射与接收模块采用BC04MM 蓝牙模块；磁耦合谐振模块由AD9851产生PWM 波电路、IR2110驱动电路、线圈发射及接收电路和整流稳压电路组成；充电管理模块采用TP4056产生4.2 V/500 mA 的恒定电流/恒定电压输出；无线发送部分和无线接收部分的单片机控制电路主要完成蓝牙模块的控制、电压电流的采集和实现按键模块的控制功能等。蓝牙无线充电系统设计框图如图1所示。

图1 蓝牙无线充电系统设计框图

2.2 蓝牙发射与接收模块

BC04MM蓝牙模块支持UART，USB，SPI等接口，并支持SPP蓝牙串口协议，可以方便与PC机的蓝牙设备相连，也可以实现两个模块之间的数据互通。而且由于体积小、功耗低，可以集成到其他设备中或随身携带。

2.3 磁耦合谐振模块

磁耦合谐振技术是一种以电磁场为媒介，利用两个或多个具有相同谐振频率、高品质因素的电磁谐振系统。该模块是无线充电系统的关键，可分为发射电路和接收电路。其中发射电路由驱动电路和功率放大电路构成。通过单片机控制AD9851产生PWM信号，控制IR2110 工作，产生100 kHz的方波作为激励信号，驱动谐振功率放大电路。

谐振功率放大电路由IRF540 开关管和LC 并联谐振电路构成。其中振荡线圈选用直径为3.8 cm，电感值为30 μH的线圈，发射电路如图2所示。

 

图2 驱动电路和功率放大电路

磁耦合谐振模块中的接收电路由LC 串联电路、整流电路和稳压电路构成。LC串联电路中的接收线圈型号与发射线圈相同，当激励信号频率和线圈设定好的固有频率接近时便会发生谐振，能量便可以由发送端向接收端传送。整流电路选用肖特基管SS34构成全波整流电路，将交流信号转化成直流信号。稳压电路由LM2596及其外围电路构成，因经过全波整流后输出电压过高并且带负载时不稳定，所以需要通过LM2596降压实现8 V的恒压输出，为后级电路提供稳定的电源。

歧义的产生

在高频机概念出现的初期,其定义基本上还能正确区分两类UPS。但随着UPS技术的不断发展,以及UPS应用环境要求的变化,当初的定义逐渐显现出不严谨性,造成了很多的困惑和混乱。

近年来,随着社会供电环境对绿色电源和节能降耗的产品需求不断增加,UPS技术有了很大发展,尤其是以高输入功率因数和低谐波输入为目标的整流技术。其中IGBT整流器的普遍采用是这一发展趋势的热点。

IGBT整流器与SCR(晶闸管)整流器性能的不同之处主要表现在两点。

(1)输入参数的不同。SCR(晶闸管)整流器为相控调制,只能工作于工频,输入功率因数较低,输入电流畸变较大。而IGBT整流器可通过控制其门极的驱动来控制IGBT的开通与关断,开关频率通常在几千赫到几十千赫。通过调制,IGBT整流器可以保持输入电流与输入电压相位一致,且输入电流可以接近于正弦波,因而具有非常高的输入功率因数和非常低的输入电流谐波畸变。

(2)IGBT整流器具有升压功能,即IGBT整流器的输出直流可以根据需要调节其高低,甚至可以直接升到800V,从而满足UPS输出交流电压的要求,而SCR(晶闸管)整流没有此功能。

几种IGBT整流UPS的拓扑结构如图3、图4、图5所示。

图3 IGBT整流,无输出变压器UPS(高频机)

图3所示的UPS,市电输入经过IGBT调制整流,并将直流电压升压至800V左右,直接通过逆变器调制滤波后输出所需的稳定电压。

图4 IGBT整流,带输出变压器UPS(工频机)

图4所示的UPS,市电输入经过IGBT调制整流,获得直流电压(400～500V),经逆变器调制后输出交流电压(310V左右),最后通过输出变压器Tr升到所需的稳定电压。

图5 IGBT整流+输出隔离变压器UPS(高频机)

图5所示的UPS,是在图3所示UPS的输出端增加了一台1:1隔离变压器Tr,其IGBT整流器同图3所示的UPS一样具有升压作用。

从拓扑图上可以清楚看到,虽然图4和图5的UPS都有输出变压器,但不同的是,图4的变压器是逆变器输出变压器,起升压作用,是UPS的一部分;而图5中UPS的变压器,没有升压作用,只相当于在一台UPS的输出加了一台隔离变压器,属于UPS的附属设备。

以上三种机型都采用了IGBT整流器,整流器也都工作于高频调制状态,那么以上三种机型都是高频机吗?结论显然是否定的。

根据前面提到的工频机和高频机概念引入的初衷，图3的UPS没有逆变输出变压器，属于高频机；图4的UPS带有逆变输出变压器，属于工频机；而图5的UPS则是增加了输出隔离变压器的高频机。

3 结束语

由于UPS技术的发展,以整流器的调制频率来定义高频机和工频机,已无法对两类UPS进行正确的区分。

只有从UPS的拓扑结构上,才能对两类UPS进行准确分类。从拓扑结构上可以看到,两类UPS的最大 区别在于升压环节的处理。带变压器的UPS,通过变压器在逆变器后端进行交流升压;无变压器的UPS,通过直流斩波在逆变器前端进行直流升压。

因此,依照上述原则,如果一定要使用高频或工频的概念进行分类,那么更准确的高频机或工频机的定义是:通过高频直流斩波升压的UPS称为高频机;通过逆变器输出变压器进行交流升压的UPS称为工频机。

所以,一台高频机即使外加了输出变压器也不应称为工频机,因为此变压器没有升压作用;而一台工频UPS即使采用IGBT整流也不应称为高频机,因为其升压环节是变压器

忘记关灯和车载电器

停车熄火时，忘记关车内照明灯，这是很多新车主容易犯的小错误。电瓶经过一夜的消耗后，随时可能会没电，启动不了汽车。遇到这种情况，条件许可情况下，可以尝试为电瓶充电即可。如果还是不行，电瓶可能需要更换。尽量不要在车辆未启动时使用CD、点烟器等电器设备，行车过程中也少用各种车载电器。

熄火前忘关空调

李师傅指出，大多数车主习惯了不关空调或让空调随着车辆启动自动启动，这会造成在每次打开车辆的点火开关后，空调系统就会自动启动工作，后果是直接导致车辆瞬间功率负荷过高，长久对电瓶就是一种损耗。

正确习惯应该是，每次到达目的地前，先关掉A/C按键，让冷风吹几分钟，以保证空调系统内部的干燥，减少细菌的滋生。然后在熄车之前，关掉空调。每次着车之后，再启动空调。

怠速时听大功率音响

如果您的爱车的音响系统经过改装，装上了一个大功率的音响，那么就要小心了。李师傅指出，在不着车情况下，怠速听大功率的音响，同样会给电瓶带来极高的负荷。

频繁启动车辆

每次启动发动机时，不要超过3秒。如果第一次启动失败，这时候不要急于反复启动。从汽车的工作原理来说，此时连续启动电动机肯定会造成电瓶过度放电而受损。师傅建议，再次发动时的时间间隔应超过5秒。如果5次没有着车，必须等20秒以后才能再次启动。因为启动时电瓶须承受的电流是平时工作时的数倍，频繁启动会大大减少电瓶寿命。

预知电瓶“罢工”前兆

师傅指出，一般临近寿命终点的电瓶，车主在驾驶中可以有所感受，譬如车停放几天就发现打不着火，油耗增加，在夏季开空调行驶感觉车负担加重，车沉、油耗增加明显等。车主在电瓶使用周期两年半左右时，常规保养就应检测电瓶，这能起到预防作用。

车辆电源跟家里用电一样，也要保重随停随关，节省能源，还方便自己。祝各位网友3月有个好心情！