一種用于無線鼠標的無接觸供電電路

摘要：一種用于無線鼠標的無接觸供電電路，它包括無接觸供電原邊電路和副邊電路兩部分。供電裝置采用USB供電，電壓為5 V，原邊電路通過自激振蕩電路產生138 kHz左右的振蕩電壓，經鼠標墊內置的無接觸耦合原邊線圈輸出能量。無線鼠標內置副邊線圈，用感應耦合方式獲取電能，并由穩壓芯片穩壓得到3．1 V的直流電壓．通過數學分析建立系統模型，得到無接觸電能傳輸設計方案。采用了升壓整流電路，克服了低電壓條件下無接觸耦合副邊線圈電壓低的缺陷，實驗證明電路可行。
關鍵詞：無線鼠標；無接觸供電；穩壓芯片；PSpice仿真

0 引言
目前廣泛使用的無線鼠標采用電池供電。更換電池給用戶帶來不便。在此給出一種適用于無線鼠標的無接觸供電(Contact-less Power Transfer，CPT)電路，它包括無接觸供電初級電路和次級電路2部分。供電裝置采用USB供電，電壓為5 V，通過自激振蕩電路產生138 kHz左右的高頻振蕩電壓，經鼠標墊內置的無接觸耦合初級載流線圈L31輸出。無線鼠標內置次級載流線圈L32，它采用無接觸感應耦合方式獲取電能，再由MC34063集成穩壓芯片構成BUCK穩壓電路，負載電壓為3．1V。

1 無接觸供電電路原理
圖1為無接觸供電電路原理圖。分裂電感L21，L22和功率開關管Q1，Q2構成自激推挽式變換器電路，每一個開關管的控制電壓分別取自另外一個開關管的兩端電壓。

1．1 無接觸供電電路工作原理
理想狀態下，2個開關管的參數相同。初始時刻，開關管Q1，Q2都處在關斷狀態。當電路接通時，電源電壓同時作用于開關管的控制端，使它們同時導通。由于實際電路元件參數并不完全相同，2個開關管兩端的電壓不相等，如Q1的端電壓較低，則Q2的控制電壓較低，使Q2的端電壓更高，從而使Q1的控制電壓更高，使Q1的端電壓更低，這樣就形成了正反饋，最后Q2完全關斷，而Q1完全導通。隨著諧振電容C3兩端電壓的改變，2個開關管在電壓過零時交替導通和斷開，系統自動運行在ZVS模式下。
L31，L32組成無接觸耦合變壓器，其中C3，C4為初、次級補償電容，初級變換器和初級載流線圈L31屬于固定不動部分；次級感應線圈、次級變換器和負載為可移動部分。初、次級之間不存在電氣連接。
D1，D2和C5，C6構成升壓整流電路，經L4，C7濾波后由穩壓芯片MC34063構成BUCK穩壓電路。
通過數學分析建立系統模型，并用PSpiee，Proteus軟件進行相關仿真分析，得到無接觸電能傳輸設計方案。
1．2 無接觸耦合變壓器工作原理
如圖2所示，次級線圈的負載近似為純阻性負載RL。初級線圈的電流為，兩端電壓為，次級電流為為初級電流在次級的感應電壓值，為次級電流在初級線圈的感應電壓值。根據圖2中給出的電路的方向，可得初級、次級回路的方程為。