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根据DW540通用Qi无线充电器的规划*

卢翠珍(百色学院,广西 百色 533000)摘 要:本设计是以DW540无线充电专用IC为核心的通用无线充电器,主要由主控IC模块、电源输入模块、电流检测模块、发射线圈驱动模块、解码采集模块五

  卢翠珍(百色学院,广西 百色 533000)

  摘 要:本规划是以DW540无线充电专用IC为中心的通用无线充电器,首要由主控IC模块、电源输入模块、电流检测模块、发射线圈驱动模块、解码收集模块五部分组成。可以完结待机状况时绿、蓝LED常灭,充电状况时绿色LED常灭、蓝色LED常亮;充电设备充满电时,LED状况指示为绿色LED常亮,蓝色LED常灭的状况指示;具有活络的FOD(异物)主动检测、温度检测及状况指示功用。一起可支撑TI、IDT(注:2019年被瑞萨电子并购)、松劣等Qi规范接纳器,完结了一切Qi规范的不同品牌设备无缝适配,具有兼容性、通用性。

  关键词:无线充电Qi规范DW540CEM9926CEM4953

  1 本无线充电器的规划使命及技能指标

  1)能给市场上选用Qi规范具有无线充电功用的通用设备充电,而且不受手机充电接口的约束(该手机支撑无线充电)。

  2)该充电器供电电流>500 mA。

  3)具有休眠省电形式,可主动进入待机状况。

  4)充电间隔≤1 cm。

  5)近间隔充电损耗率不超越40%。

  2 规划方案及功用

  本规划将以DW540无线充电专用IC为中心,经过电源输入模块、发射线圈驱动模块、解码收集模块、电流检测模块、电压检测模块的有机结合。完结了待机状况时绿、蓝LED常灭,充电状况时绿色LED常灭、蓝色LED常亮;充电设备充满电时,LED状况指示为绿色LED常亮,蓝色LED常灭的状况指示;一起还具有异物主动检测及温度检测功用。

  3 体系硬件规划

  体系硬件首要由发射和接纳两部分构成,原理框图如图1所示,直流5 V电源为发射模块电路供电,发射器中以DW540为中心,操控整个体系的作业状况,电能由发射线圈发射出去,后经接纳线圈接纳和转化电路转化变回5 V直流电,为充电设备充电。

  3.1 DW540主控电路规划

  DW540主控单元电路如图2所示。由于内部自带晶振,所以无须外接晶振也可正常作业。复位引脚NREST低电平有用,经过USB接口供给低电平,就可有用地重启DW540进行复位,亦可以直接断电重启复位。为了确保其不会自启复位,在NREST引脚上外接1个104(即0.1μF)的电容,使其在正常作业状况下为高电平,而且在供给了一个低电平进行复位后可以敏捷康复高电平,而不是一向处于低电平复位状况,以至于其无法正常运转。引脚UP_A、DOWN_B、DOWN_A和UP_B一起操控发射线圈的上拉/下拉信号,也便是调整发射线圈的发射频率,只要不断地调整发射频率,使其在与接纳线圈频率共振时,功率才干到达最高,而且传输间隔的改动也时间影响着共振的频率。当体系温度过高时,热敏电阻因阻值变低,使DW540温度检测输入端TEMDET为低电平,经内部处理后,SWITCH输出高电平,从而使N沟道场效应管2N7002的导通,收集信号被短路到地而没有流经频率电压转化电路,解码收集无输出,充电器停机不作业。

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  3.2 驱动及检测电路规划

  驱动及检测电路原理图如图3,由双N沟道场效应管的CEM4953和双P沟道场效应管的CEM9926组成H桥逆变电路,由于DW540输出的上拉/下拉信号不能直接驱动CEM4953CEM9926,因而在它们的栅极之前各自加上Q5和Q9、Q8和Q12、Q6和Q10、Q7和Q11组成的驱动电路。当CEM4953和CEM9926的栅极无电平信号输入时,其内部场效应管的漏极源极不导通,驱动电路也就无法正常作业,所以为了确保该电路能正常驱动发射线圈,需求DW540操控的DOWN_A、DOWN_B、UP_A和UP_B接连发送必定频率的凹凸电平,来操控CEM4953和CEM9926的通断,而这一开关频率也就直接操控发射线圈的发射频率。图中的L1便是发射线圈,可以选用每线105股、直径0.81 mm的双线绞合线AWG,也可以选用0.08 mm直径的40AWG,或参数相同的具有圆形形状线圈。

  电流检测部分由R11、R15、R16、C17、C9、LM358组成,当发射线圈的电流流过0.033 Ω的采样电阻R11时,在R11大将发生0.1~0.5 V的电压差,后经过LM358同相扩大后,送至DW540主控IC处理。

  由C7、C8、R7、C11、R9、D1、R14、R12、C11、R18、LM358组成解码收集电路,经过收集电容C7把收集到的频率信号送往LM358进行同相扩大并转化为电压信号,一起将这一信号交由主控IC DW540处理,因而,解码收集电路使主机(发射端)和从机(接纳端)建立了通讯,还可以实时知道当时驱动电路的实践发射频率,以便及时调整到达最佳作业状况。

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  4 无线通讯及操控进程

  4.1 上电辨认

  发射器以必定周期来宣布扫描信号,接纳器收到信号后依据输入功率巨细转化成频率信号发送出去,接纳器至少在50 ms内要完结一次电压、频率的转化。当发射器收到接纳器反应的频率后,调整发射功率,发射器的信号也相应进行调整。一起,发射器还可辨认传统的数据信号,每个数据位对齐在1个完好周期为0.5 ms或2 kHz上。详细的编码如图4。每个字节有11位,其间包含了1个开端位、8个数据位、1个校验位和1个中止位,当收到正常的数据信号时,则上电辨认成功。

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  4.2 无线充电体系操控流程图

  DW540接纳并处理各模块传送过来的数据,并给相应模块发送操控信号;解调模块担任解调接纳端发送的数据包,并将解调出来的信息传送给操控模块;LED模块收到操控模块宣布的操控信号后,点亮或平息相应的指示灯;驱动电路模块依据操控模块宣布的操控信号对驱动电路(高频逆变电路)的开关管进行操控,以改动发射线圈的作业频率;LM358用来将检测到的电流、频率信号转化成电压信号,并将这些电压信号传送给操控模块。DW540自带操控程序,在此将不对程序作剖析,而且本规划不触及接纳器,所以接纳部分的操控流程图在此不做介绍。

  作业流程:当发射端上电后首要不断地进行异物检测(FOD),假如检测到有物体不论是否为合法接纳端都履行下一步,假如没有检测到异物或者是检测到的异物为不合法接纳端,例如一枚硬币,则发送报警信号给LED做出警示,而且从头回来待机状况。假如该物体为合法的接纳端,则履行下一步获取该接纳端的身份信息和操控信息。假如接纳到的操控信息为停止发送信号,则发射端回来待机状况而且不断地进行初始的异物检测,假如接纳到的操控信息为调整发射频率信号,则发射端依据该信号调理发射端的作业频率,以调理传输功率的巨细。程序不断地重复运转此流程,便构成了无线充电发射端的操控体系。

  5 体系调试与测验

  体系调试与测验是查验规划能否到达方针的重要环节。前期的上电调试可以及时发现电路硬件部分的缺点。后期的上电测验可以发现规划是否完结设定功用,以及一些细节参数的调整。

  5.1 硬件调试

  1)静电调试

  在电路焊接完结之前,首要对主控IC以及其他首要芯片进行检测,由于这些芯片是最简单呈现空焊、漏焊以及短路的,只要检测合格后才干进行下一步的焊接,否则将影响整个电路的成功与否。

  2)上电查看

  焊接结束而且承认硬件电路没有呈现人为过错之后,便可上电检测,先给相关模块供给一个作业电压,看是否可以正常作业,作业后各个引脚输出的参数是否合格。假如都可以正常作业而且参数无误,则进行下一步开机运转。

  3)开机运转

  在过上述2个过程后,承认各个元件焊接无误,便可上电使整个体系试运转,而且用万用表检测这个模块的运转参数,在运转进程中还要留意元件是否有不正常的发热状况,假如需求及时断电,则重复上述的2个过程,以及查看原理图和PCB是否有原理上的过错。

  5.2 体系测验

  1)功率测验

  在两线圈中心间隔3 mm有机玻璃,选用丈量精度0.8%以上万用表别离丈量输入/输出电压和电流,接纳端选用BQ500210为主控芯片的接纳器,可调电阻负载测验,丈量数据如表1。

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  2)空载测验

  空载功率小于0.1 W则为测验合格(如表2)。

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  3)异物检测测验

  在输入5 V/2 A、输出空载、环境温度为25 ℃,相对湿度55%的测验条件下,首要让无线充电器处于待机状况,将1元硬币放在无线充电器上,然后在硬币上放无线接纳设备,无线充电器依然处于待机状况不作业;其次在无线充电器和接纳器正常作业时,再在它们之间放入1元硬币,无线充电器在29 s后进入关机自我维护状况,阐明无线充电器完结了异物检测功用。

  6 总结

  上述测验结果表明,本规划彻底到达了预期规划意图,可为市场上具有Qi规范的自带无线充电手机充电。

  但不足之处是作业时发热量大,散热不达观,充电间隔过近等问题。假如能将以上几个问题打破,无线充电范畴将会打开一个新的篇章。

  参考文献:

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  (注:本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第07期第77页,欢迎您写论文时引证,并注明出处。)

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