一种非接触剃须刀供电电路的设计与实现

摘要：文中给出了一种可用于浴室剃须刀的非接触供电电路。它由发射电路和非接触受电电路构成。供电装置采用12V直流电压供电，通过自激振荡电路产生125kHz的谐振电压；非接触受电电路通过电磁感应得到电能，然后再用专用的电压转换芯片稳压。仿真和实验结果一致。

关键词：浴室剃须刀；非接触供电；电压转换芯片

1引言

目前浴室内使用的剃须刀一般沿用传统的电池供电方式。电池需要定期更换，给用户带来不便，还会造成环境污染。笔者提出了用于浴室剃须刀的无接触供电电路。它由发射电路和非接触受电电路构成。采用市电变压整流得到 12V直流电压，供给发射电路，通过自激振荡电路在发射电路产生125kHz的谐振振荡电压；非接触受电电路通过电磁感应方式得到电能，然后再用专用的电压转换芯片稳压得到3 V电压，由这个3V电源供给负载，负载功率小于1W。仿真和实验结果一致。

2剃须刀非接触供电电路分析

图1示出非接触剃须刀发射电路原理图。非接触传递线圈L31、L32和MOSFET开关管VS1、VS2组成非接触谐振功率传输电路，开关管VS1的控制电压取自开关管VS2的两端电压，开关管VS2的控制电压取自开关管VS1的两端电压。

刚开始供电的时候，两个MOSFET的两端电压一样，都关断。实际上任意两个MOSFET的参数都不完全一致，使它们的栅极电压不相等，如VS1的栅极电压较低，则VS2的栅极电压就会更高一些，由于反馈的不断加剧，最终VS2彻底关断，而VS1饱和导通。由于VS1彻底关断后VS2才能导通，它们之间的死区时间可以有效形成，发射电路可以正常工作在ZVS模式下[1] ，这保证了电路始终是低功耗运行。

L31、L32构成非接触传递线圈，电容 C3和C4对发射电路和非接触受电电路作相位补偿，发射电路和非接触传递线圈L31被固定在浴室的墙面上；非接触受电电路、非接触传递线圈L32安装在剃须刀内部。由于是非接触供电，防止触电的可靠性能大大提高[2]。

剃须刀电能接收和稳压电路（非接触受电电路）由2倍压整流电路、滤波电路和电压转换芯片MC34063组成。

2.2非接触耦合变压器工作原理

从图2可以看出，非接触传递线圈L32的负载可以等效为电阻RL。发射电路侧的非接触传递线圈L31的电流为，两端的等效电压为，非接触传递线圈L32的电流为。是非接触传递线圈L31的电流 在L32上产生的耦合感应值， 非接触传递线圈L32的电流 在L31上产生的耦合感应值。从图2得道的等效电路，使用电路公式推导得到的方程为：

非接触传递线圈L31：

(1)

非接触传递线圈L32：

(2)

设Z11 =（R31+jωL31），设定Z22 =（R32+jωL32+RL+jXL），ZM=jωM，可以推倒得到如下等式：

(3)(4)

从式（3）、（4）可以把 L32等效成电流源。其中2M2/Z32称为等效阻抗。等效阻抗越大，带负载能力越强。另外，由于剃须刀的负载相对比较稳定，功率仅为1W左右，其频率稳定性较高，在发射电路和剃须刀距离1m以内时供电可靠性高。采用PSpice、Proteus软件做完整的仿真,得到与理论推导相同的仿真结果。

3实验结果与结论

采用市电变压整流得到 12V直流电压，供给发射电路，非接触供电的剃须刀通过感应方式得到感应电压，再将这个感应电压整流得到3 V电压，由这个3V电源供给负载，负载功率小于1W。电路实验波形如图3所示。

参考文献

[1] 孙跃。卓勇，苏玉刚，等．非接触电能传输系统拾取机构方向性分析，重庆大学学报(自然科学版) [J]，2007(04)：87～90．

[2]Hu A P，Chen Z J，Hussmanns，et a1.A dynamically on.off controlled resonant converter designed for coal mining battery charging applications [J]．Power System Technology，2002（2）：1039- 1044 .

作者简介

河南：郑州 邮编：450005

中图分类号：TM文献标识码：A