经典微距离无线充电器创新设计方案详解经典微距离无线充电器创新设计方案详解
作为可行性探索实验的样机,本设计仅针对100mAh左右的小容量锂离子电池和锂聚合物电池,适用于MP3、
MP4和蓝牙耳机等袖珍式数码产品。将它推广到大容量电池,并不存在原则性的障碍。当然,从实验室的样机
到市场中的产品,可能还有比较漫长和艰难的工作,如电磁辐射的泄漏问题,成本控制与产品工艺,以及市场
切入与消费启动等。
1 引言引言
无线电技术用于通信,已经在全世界流行了近一百年。从当初的无线电广播和无线电报,发展到现在的卫星和微波通信,以及
普及到全球几乎每一个个人的移动通信、无线网络、GPS等。无线通信极大地改变了人们的生产和生活方式,没有无线通
信,信息化社会的目标是不可议的。然而,无线通信传送的都是微弱的信息0,而不是功率较大的/能量0.因此许多使用极为方
便的便携式的移动产品,都要不定期地连接电网进行充电,也因此不得不留下各种插口和连接电缆。这就很难实现具有防水性
能的密封工艺,而且这种个性化0的线缆使得不同产品的充电器很难通用。如果彻底去掉这些尾巴0,移动终端设备就可以获
得真正的自由0.也易于实现密封和防水。这个目标必须要求能量也像信息0一样实现无线传输。
能量的传送和信号的传输要求显然不同,后者要求其内容的完整和真实,不太要求效率,而前者要求的是功率和效率。虽然能
量的无线传送的想法早已有之,但因为一直无法突破效率这个瓶颈,使它一直不能进入实用领域。
目前,这个瓶颈仍然没有实质性的突破。但是如果对传输距离没有严格要求(不跟无线通信比),比如在数cm(本文称微距
0)的范围内,其传输效率就很容易提高到满意的程度。如果能用比较简单的设备实现微距条件下的无线传能,并形成商业化
的推广应用,当今社会随处可见的移动电子设备将有可能面临一次新的变革。
2 工作原理工作原理
将直流电转换成高频交流电,然后通过没有任何有有线连接的原、副线圈之间的互感耦合实现电能的无线馈送。基本方案如图
1所示。
本无线充电器0由电能发送电路和电能接收与充电控制电路两部分构成。
2.1 电能发送部分电能发送部分
如图2,无线电能发送单元的供电电源有两种:
220V交流和24V直流(如汽车电源),由继电器J选择。按照交流优先的原则,图中继电器J的常闭触点与直流(电池BT1)连
接。正常情况下S3处于接通状态。
图2无线电能发送单元电路图
当有交流供电时,整流滤波后的约26V直流使继电器J吸合,发送电路单元便工作于交流供电方式,此时直流电源BT1与电能
发送电路断开,同时LED1(绿色)发光显示这一状态。
经继电器J选择的+24V直流电主要为发射线圈L1供电,此外,经IC1(78L12)降压后为集成电路IC2供电,为保证J的动作不
影响发送电路的稳定工作,电容C3的容量不得小于2200uF.