由于充電器與用電裝置之間以磁場(chǎng)傳送能量,兩者之間不用電線連接,因此充電器及用電的裝置都可以做到無導(dǎo)電接點(diǎn)外露。
本文介紹的是一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的無線傳能充電器方案,它是通過線圈將電能以無線方式傳輸給燈泡(電池)。本無線傳能充電器由能量發(fā)送單元與能量接收單元兩大部分組成,可以在5cm范圍內(nèi)對(duì)燈泡(電池)進(jìn)行充電。
電源電路
使用了24V與5V電源分別給場(chǎng)效應(yīng)管即NE555供電,采用變壓器變電后使用7812與7912穩(wěn)壓源模塊產(chǎn)生24V點(diǎn)然后再經(jīng)7805電源穩(wěn)壓產(chǎn)生5V電。并且一定要注意兩電源共地。
信號(hào)產(chǎn)生電路
采用NE555構(gòu)成振蕩頻率約為500KHZ的信號(hào)發(fā)生器,為功放電路提供激勵(lì)信號(hào)。調(diào)節(jié)555的變阻器大小可以再一定范圍內(nèi)改變輸出方波的頻率及占空比,調(diào)節(jié)得到所需要的頻率。
接受端充電控制電路設(shè)計(jì)
電能經(jīng)過線圈接收后,高頻交流電壓經(jīng)過IN4007整流管進(jìn)行全波整流,2200uf的電容濾波,再用3.3V穩(wěn)壓二極管驚醒穩(wěn)壓,輸出直流電為燈泡(電池)提供較穩(wěn)定的工作電壓。
功放驅(qū)動(dòng)電路
諧振功率放大器由LC并聯(lián)諧振回路和開關(guān)管IRF640構(gòu)成。功放驅(qū)動(dòng)電路主要用于放大前級(jí)振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號(hào),從而將更高的振蕩信號(hào)送入下級(jí)高頻功率發(fā)大電路。
LC諧振電路設(shè)計(jì)
能量發(fā)送單元射頻輸出端采用發(fā)射線圈(電感)和電容并連連構(gòu)成諧振回路。為了提高能量接收單元獲取更大電壓,是能夠在更遠(yuǎn)距離工作,能量接收單元采用并聯(lián)諧振回路。
當(dāng)功率放大器的選頻回路的諧振頻率與激勵(lì)信號(hào)頻率相同時(shí),功率放大器發(fā)生諧振,此時(shí)線圈中的電壓和電流達(dá)最大值,從而產(chǎn)生最大的交變電磁場(chǎng)。當(dāng)接收端線圈與發(fā)射線圈靠近時(shí),在接收線圈中產(chǎn)生感生電壓,當(dāng)接收線圈回路的諧振頻率與發(fā)射頻率相同時(shí)產(chǎn)生諧振,電壓達(dá)最大值。所以,發(fā)射線圈回路與接收線圈回路均處于諧振狀態(tài)時(shí),具有最好的能量傳輸效果。線圈傳遞能量效率較高,傳送間距越大。
接受端充電控制電路設(shè)計(jì)
電能經(jīng)過線圈接收后,高頻交流電壓經(jīng)過IN4007整流管進(jìn)行全波整流,2200uf的電容濾波,再用3.3V穩(wěn)壓二極管驚醒穩(wěn)壓,輸出直流電為燈泡(電池)提供較穩(wěn)定的工作電壓。
編者結(jié)語
編者認(rèn)為這種無線傳能充電器方案還有以下幾點(diǎn)需要注意改進(jìn)的地方:
(1)在傳輸距離,線圈參數(shù)已定的情況下,發(fā)送端要有更高的頻率,發(fā)送線圈工作在諧振狀態(tài)等使傳輸效率增大。
(2)提高距離的方法可以是提高器發(fā)射電路的電壓。
(3)本設(shè)計(jì)采用IN4007整流管進(jìn)行整流,管子平均壓降為0.8V。導(dǎo)通損耗大,不適合使用在接收電路中。而若采用肖特基二極管則可以大大降低管子損耗,電能利用率更高。
(4)銅絲直徑,線圈直徑大小,匝數(shù)及繞制方法不僅決定了線圈的電感值,也影響著其傳輸效率。
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