微距離無線充電器的設(shè)計(jì)

1 引言

無線電技術(shù)用于通信，已經(jīng)在全世界流行了近一百年。從當(dāng)初的無線電廣播和無線電報(bào)，發(fā)展到現(xiàn)在的衛(wèi)星和微波通信，以及普及到全球幾乎每一個(gè)個(gè)人的移動(dòng)通信、無線網(wǎng)絡(luò)、GPS等。無線通信極大地改變了人們的生產(chǎn)和生活方式，沒有無線通信，信息化社會(huì)的目標(biāo)是不可議的。然而，無線通信傳送的都是微弱的信息,而不是功率較大的/能量。因此許多使用極為方便的便攜式的移動(dòng)產(chǎn)品，都要不定期地連接電網(wǎng)進(jìn)行充電，也因此不得不留下各種插口和連接電纜。這就很難實(shí)現(xiàn)具有防水性能的密封工藝，而且這種個(gè)性化的線纜使得不同產(chǎn)品的充電器很難通用。如果徹底去掉這些尾巴,移動(dòng)終端設(shè)備就可以獲得真正的自由。也易于實(shí)現(xiàn)密封和防水。這個(gè)目標(biāo)必須要求能量也像信息一樣實(shí)現(xiàn)無線傳輸。

能量的傳送和信號(hào)的傳輸要求顯然不同，后者要求其內(nèi)容的完整和真實(shí)，不太要求效率，而前者要求的是功率和效率。雖然能量的無線傳送的想法早已有之，但因?yàn)橐恢睙o法突破效率這個(gè)瓶頸，使它一直不能進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域。

目前，這個(gè)瓶頸仍然沒有實(shí)質(zhì)性的突破。但是如果對(duì)傳輸距離沒有嚴(yán)格要求(不跟無線通信比)，比如在數(shù)cm(本文稱微距)的范圍內(nèi)，其傳輸效率就很容易提高到滿意的程度。如果能用比較簡(jiǎn)單的設(shè)備實(shí)現(xiàn)微距條件下的無線傳能，并形成商業(yè)化的推廣應(yīng)用，當(dāng)今社會(huì)隨處可見的移動(dòng)電子設(shè)備將有可能面臨一次新的變革。

2 工作原理

將直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，然后通過沒有任何有有線連接的原、副線圈之間的互感耦合實(shí)現(xiàn)電能的無線饋送。基本方案如圖1所示。

本無線充電器由電能發(fā)送電路和電能接收與充電控制電路兩部分構(gòu)成。

2.1 電能發(fā)送部分

如圖2,無線電能發(fā)送單元的供電電源有兩種：220V交流和24V直流(如汽車電源)，由繼電器J選擇。按照交流優(yōu)先的原則，圖中繼電器J的常閉觸點(diǎn)與直流(電池BT1)連接。正常情況下S3處于接通狀態(tài)。

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