一种用于无线鼠标的无接触供电电路

摘要：一种用于无线鼠标的无接触供电电路，它包括无接触供电原边电路和副边电路两部分。供电装置采用USB供电，电压为5 V，原边电路通过自激振荡电路产生138 kHz左右的振荡电压，经鼠标垫内置的无接触耦合原边线圈输出能量。无线鼠标内置副边线圈，用感应耦合方式获取电能，并由稳压芯片稳压得到3．1 V的直流电压．通过数学分析建立系统模型，得到无接触电能传输设计方案。采用了升压整流电路，克服了低电压条件下无接触耦合副边线圈电压低的缺陷，实验证明电路可行。
关键词：无线鼠标；无接触供电；稳压芯片；PSpice仿真

0 引言
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的无接触供电(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。

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。初级线圈的电流为，两端电压为，次级电流为为初级电流在次级的感应电压值，为次级电流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。