用于无线鼠标的无接触供电电路

用于无线鼠标的无接触供电电路,第1张

 

目前广泛使用的无线鼠标采用电池供电。更换电池给用户带来不便。在此给出一种适用于无线鼠标无接触供电(Contact-less Power Transfer,CPT)电路,它包括无接触供电初级电路和次级电路2部分。供电装置采用USB供电,电压为5 V,通过自激振荡电路产生138 kHz左右的高频振荡电压,经鼠标垫内置的无接触耦合初级载流线圈L31输出。无线鼠标内置次级载流线圈L32,它采用无接触感应耦合方式获取电能,再由MC34063集成稳压芯片构成BUCK稳压电路,负载电压为3.1V。

1 无接触供电电路原理
    图1为无接触供电电路原理图。分裂电感L21,L22和功率开关管Q1,Q2构成自激推挽式变换器电路,每一个开关管的控制电压分别取自另外一个开关管的两端电压。

用于无线鼠标的无接触供电电路,第2张


1.1 无接触供电电路工作原理
    理想状态下,2个开关管的参数相同。初始时刻,开关管Q1,Q2都处在关断状态。当电路接通时,电源电压同时作用于开关管的控制端,使它们同时导通。由于实际电路元件参数并不完全相同,2个开关管两端的电压不相等,如Q1的端电压较低,则Q2的控制电压较低,使Q2的端电压更高,从而使Q1的控制电压更高,使Q1的端电压更低,这样就形成了正反馈,最后Q2完全关断,而Q1完全导通。随着谐振电容C3两端电压的改变,2个开关管在电压过零时交替导通和断开,系统自动运行在ZVS模式下。
    L31,L32组成无接触耦合变压器,其中C3,C4为初、次级补偿电容,初级变换器和初级载流线圈L31属于固定不动部分;次级感应线圈、次级变换器和负载为可移动部分。初、次级之间不存在电气连接。
    D1,D2和C5,C6构成升压整流电路,经L4,C7滤波后由稳压芯片MC34063构成BUCK稳压电路。
    通过数学分析建立系统模型,并用PSpiee,Proteus软件进行相关仿真分析,得到无接触电能传输设计方案。
1.2 无接触耦合变压器工作原理
    如图2所示,次级线圈的负载近似为纯阻性负载RL。初级线圈的电流用于无线鼠标的无接触供电电路,c.JPG,第3张,两端电压为用于无线鼠标的无接触供电电路,d.JPG,第4张,次级电流为用于无线鼠标的无接触供电电路,g.JPG,第5张为初级电流用于无线鼠标的无接触供电电路,c.JPG,第3张在次级的感应电压值,用于无线鼠标的无接触供电电路,f.JPG,第7张为次级电流用于无线鼠标的无接触供电电路,e.JPG,第8张在初级线圈的感应电压值。根据图2中给出的电路的方向,可得初级、次级回路的方程为。

 


用于无线鼠标的无接触供电电路,第9张
    
    根据式(3),式(4),次级线圈L32等效为一个电流源。其中ω2M2/Z32称为次级反映阻抗,它是次级的回路阻抗通过互感反映到初级的等效阻抗。反映阻抗表示次级电路负载对初级电流的影响,直接反映了系统的功率传输能力。

 

用于无线鼠标的无接触供电电路,第10张


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