手机无线充电器功放电路中MOS管的解决方案

一、手机无线充电器

      和十年前相比，手机在我们生活时间中的占比已经翻了不止一倍。据外媒发布的《2020全球移动市场报告》所述，2020年全球智能手机用户或到达35亿，而来自中国的用户至少占其中的四分之一。

      工作、通讯、购物、娱乐等用处都得以在手机上实现，视频、游戏类APP成为用户云端时间的头号杀手，全球用户的平均每日使用智能手机时间超过5.4H。手机在功能日益强大的同时，也面对着续航时间的限制与考验。无线充电设备以其便携性及适配度佳，而备受市场青睐。

 

二、手机无线充电系统参数及电路原理图

      2019年，You Qin Hua设计了一种基于磁共振的手机无线充电器，并提出了提高无线充电传输效率的有效方法。

 

【手机无线充电系统总体设计参数】

整体电路硬件主要设计参数

• 直流电源电压12V
• 输出电压5V，输出电流1A
• 微控制处理器：STC89C51单片机
• CMOS：74HC14
• MOS管（功率场效应管）：Vds=100V，Id=23A
• MOS管驱动芯片：IR2110芯片
• 谐振电感：1mm漆包铜线，L=72uH，发射线圈d=26cm，接收线圈d=22cm
• 谐振补偿电容：无极性薄膜电容CBB223
• 整流二极管：1N5819

 

 

【发射部分电路原理图】

      本系统发射电路主要包括PWM信号电路、高频逆变电路、MOS 管驱动控制电路及谐振电感电容。

 

 

【PWM信号电路原理图】

      电路由低功耗、高性能的微控制处理器STC89C51和低功耗、运行快的74HC14 CMOS组成。STC89C51产生矩形波，而74HC14则能防止驱动电路中的MOS管同时导通。

 

 

【全桥逆变电路】

      全桥高频逆变电压能够输出2倍的电压，传输功率较大，传输效率高，所以相较于半桥逆变，全桥逆变更适用于此系统。

      全桥逆变中开关管的选择：

1. 高频
2. 高阻抗
3. 高耐压

 

      本系统选用了大功率、大电流、高耐压的NMOS管IRF540N，VDS=100V，ID=45A，内阻小，关断延时时间短，是优质的高频MOSFET。

 

可选用的VBsemi微碧半导体的场效应管型号：

①IRF540N

②IRF540NSTRPBF

③VBE1104N

④VBM1104N

⑤VBZM20N10

 

 

【可用的VBsemi微碧公司MOSFET产品参数】

 

 

 

 

【IR2110  MOS驱动芯片电路】

 

 

【接收回路原理图】

 

      当发射回路和接收回路的品质因数一样时，系统的传输效率将会最佳。系统无线电能传输效率主要和谐振频率、互感系数、线圈内阻、负载电阻有关。

 

三、参考文献

[1]游庆华. 基于磁共振技术的手机无线充电器设计[D].华侨大学,2019.

[2]卢燕陵. 小功率无线电能传输系统中的补偿网络研究与设计[D].电子科技大学,2018.

[3]郭上华,张波,黄润鸿,刘红伟.谐振式无线电能传输软开关高频逆变器设计[J].电力电子技术,2015,49(10):78-79.

[4]张剑韬,朱春波,雷阳,宋凯,逯仁贵,魏国,陈清泉.无线电能传输感性系统特性分析[J].电工技术学报,2015,30(S1):303-307.

 

四、微碧半导体MOS管封装及应用

微碧半导体企业主要产品的封装有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封装产线。

 

【微碧部分MOS管产品封装】

广泛应用于3C数码、安防设备、测量仪器、广电教育、家用电器、军工/航天、可穿戴设备、汽车电子、网络通信、物联网IoT、新能源、医疗电子、照明电子、智能家居、电脑主板显卡、MID\UMPC 、GPS、蓝牙耳机、PDVD、车载DVD、汽车音箱、液晶显示器、移动电源、手机电池（锂电池保护板）、LED电源等产品。微碧半导体有限公司以饱满的激情，拼搏务实的干劲，不断创新进取，致力于为客户群体打造出一座高效、便捷、直通、优质的服务桥梁。