高手打造智能无线供电台灯

来源:中国电子DIY 作者:两壶居士2012年11月06日 10:01
[导读]  笔者所设计的这个无线供电装置,除了传输效率比较高,它还有一个显著的特点:能自动检测有无接收部分工作,只有检测到确有接收器在工作,它才会连续辐射无线电能,否则就始
  无线供电是一个很吸引人的制作课题,许多电子类杂志和论坛上都有关于制作无线供电电路的介绍,这些电路虽各有千秋,但都有一个共同的不足之处,一是传输效率不太理想,二是不论有无接收器在工作,发射部分都一如既往地向外源源不断地发射能量,这是不能令人满意的。   笔者所设计的这个无线供电装置,除了传输效率比较高,它还有一个显著的特点:能自动检测有无接收部分工作,只有检测到确有接收器在工作,它才会连续辐射无线电能,否则就始终只工作在低能耗的检测状态。其工作方框图如图1所示:              发射部分采用CMOS电路与场效应管的组合,这种组合不仅效率高,而且控制也简单易行。发射线圈采用李兹线和蛛网式绕法,以取得较高的变换效率。电路见图2a:                 工作原理:   1.发射部分   振荡源由1/4个CD4011和遥控器用的晶体组成晶振电路,实测振荡频率为560kHz,这个频率对收音机的中波段有两处干扰:560kHz和1120kHz。因手边没有更合适的晶体选择,也只好将就了。   4011是一个2输入端与非门,所以电路能否工作还取决于另一个输入端的电位,此输入端的电位由IC2(555电路)的状态决定, IC2输出占空比约等于1/10的方波,所以使高频振荡电路的工作与间歇时间比也等于1/10。   4011的另3个与非门并联起来作为推动级,把振荡与输出级隔离开。为了能在小功率的推动下也能输出足够大的高频功率,输出级选用场效应管IRF634,场效应管是一种电压控制器件,原则上不消耗激励功率,但它的极间输入、输出电容很大,有几百pF,如果直接接到4011的输出端,会因为CMOS门电路的输出电流很小而使波形的上升时间和下降时间变大,而导致效率下降。所以我还在CMOS门电路的后面加了一对互补的三极管,此互补管接成射极输出,具有极小的输出电阻,可以使方波的上升和下降时间大大减小。实践证明,加上了这级电路后效率有了明显提高。而且,使空载和有负载时的电流有显著的区别,这就为无线供电的智能化提供了简单可靠的检测依据。   在没有负载时,也就是说,无线供电的接收部分没有靠近发射线圈时,VT3的源极电流很小,R6上的电压降还不足以使VT4导通,所以IC3的第2脚上没有触发脉冲,第3脚上也没有高电平输出;一旦接收部分靠近了发射线圈,从发射级接收了足够的能量,于是使得VT3的源极电流增加,R6上也产生了足够大的电压,能够推动VT4导通,在VT4的集电极产生了幅度足够的负脉冲,驱动IC3使之输出高电平。此高电平通过VD2再送到晶振的控制端,使其工作在连续振荡状态,这样就完成了负载检测的任务。   我们说这个电路是智能无线供电电路,其原因就是它能自动检测有无负载。没有负载时它工作在间歇状态以节约电能,一旦检测到负载就工作在连续状态,使其正常工作。   图2中,Rp作为检测灵敏度调节;LED为工作状态指示(红灯间歇闪亮为检测状态,绿灯亮为连续工作状态);SA为维修开关,合上后,红灯连续亮,输出级连续工作,适于维修或弱负载时工作。   2.接收部分   实际上任何一个具有接收线圈的装置都可成为接收电路,这里只是给出其中一例,它可以实测接收部分的功率,也可以调整撤回路的谐振状态,使之灵敏度最高。电路很简单,就不再赘述原理了。电路见图2b:      如果不测试接收距离和检测系统的转换效率,也可不装图2b的电路。
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