【導(dǎo)讀】普通的無(wú)線供電電路都有一個(gè)共同的不足之處,一是傳輸效率不太理想,二是不論有無(wú)接收器在工作,發(fā)射部分都一如既往地向外源源不斷地發(fā)射能量。是不是很苦惱?一位高人幫大家解決了這些不足,來(lái)隨小編看看他是怎么做到的?
無(wú)線供電是一個(gè)很吸引人的制作課題,許多電子類(lèi)雜志和論壇上都有關(guān)于制作無(wú)線供電電路的介紹,這些電路雖各有千秋,但都有一個(gè)共同的不足之處,一是傳輸效率不太理想,二是不論有無(wú)接收器在工作,發(fā)射部分都一如既往地向外源源不斷地發(fā)射能量,這是不能令人滿(mǎn)意的。
筆者所設(shè)計(jì)的這個(gè)無(wú)線供電裝置,除了傳輸效率比較高,它還有一個(gè)顯著的特點(diǎn):能自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)接收部分工作,只有檢測(cè)到確有接收器在工作,它才會(huì)連續(xù)輻射無(wú)線電能,否則就始終只工作在低能耗的檢測(cè)狀態(tài)。其工作方框圖如圖1所示:
發(fā)射部分采用CMOS電路與場(chǎng)效應(yīng)管的組合,這種組合不僅效率高,而且控制也簡(jiǎn)單易行。發(fā)射
線圈采用李茲線和蛛網(wǎng)式繞法,以取得較高的變換效率。電路見(jiàn)圖2a:
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工作原理:
1.發(fā)射部分
振蕩源由1/4個(gè)CD4011和遙控器用的晶體組成晶振電路,實(shí)測(cè)振蕩頻率為560kHz,這個(gè)頻率對(duì)收音機(jī)的中波段有兩處干擾:560kHz和1120kHz。因手邊沒(méi)有更合適的晶體選擇,也只好將就了。
4011是一個(gè)2輸入端與非門(mén),所以電路能否工作還取決于另一個(gè)輸入端的電位,此輸入端的電位由IC2(555電路)的狀態(tài)決定, IC2輸出占空比約等于1/10的方波,所以使高頻振蕩電路的工作與間歇時(shí)間比也等于1/10。
4011的另3個(gè)與非門(mén)并聯(lián)起來(lái)作為推動(dòng)級(jí),把振蕩與輸出級(jí)隔離開(kāi)。為了能在小功率的推動(dòng)下也能輸出足夠大的高頻功率,輸出級(jí)選用場(chǎng)效應(yīng)管IRF634,場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制器件,原則上不消耗激勵(lì)功率,但它的極間輸入、輸出電容很大,有幾百pF,如果直接接到4011的輸出端,會(huì)因?yàn)镃MOS門(mén)電路的輸出電流很小而使波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間變大,而導(dǎo)致效率下降。所以我還在CMOS門(mén)電路的后面加了一對(duì)互補(bǔ)的三極管,此互補(bǔ)管接成射極輸出,具有極小的輸出電阻,可以使方波的上升和下降時(shí)間大大減小。實(shí)踐證明,加上了這級(jí)電路后效率有了明顯提高。而且,使空載和有負(fù)載時(shí)的電流有顯著的區(qū)別,這就為無(wú)線供電的智能化提供了簡(jiǎn)單可靠的檢測(cè)依據(jù)。
在沒(méi)有負(fù)載時(shí),也就是說(shuō),無(wú)線供電的接收部分沒(méi)有靠近發(fā)射線圈時(shí),VT3的源極電流很小,R6上的電壓降還不足以使VT4導(dǎo)通,所以IC3的第2腳上沒(méi)有觸發(fā)脈沖,第3腳上也沒(méi)有高電平輸出;一旦接收部分靠近了發(fā)射線圈,從發(fā)射級(jí)接收了足夠的能量,于是使得VT3的源極電流增加,R6上也產(chǎn)生了足夠大的電壓,能夠推動(dòng)VT4導(dǎo)通,在VT4的集電極產(chǎn)生了幅度足夠的負(fù)脈沖,驅(qū)動(dòng)IC3使之輸出高電平。此高電平通過(guò)VD2再送到晶振的控制端,使其工作在連續(xù)振蕩狀態(tài),這樣就完成了負(fù)載檢測(cè)的任務(wù)。
我們說(shuō)這個(gè)電路是智能無(wú)線供電電路,其原因就是它能自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)負(fù)載。沒(méi)有負(fù)載時(shí)它工作在間歇狀態(tài)以節(jié)約電能,一旦檢測(cè)到負(fù)載就工作在連續(xù)狀態(tài),使其正常工作。
圖2中,Rp作為檢測(cè)靈敏度調(diào)節(jié);LED為工作狀態(tài)指示(紅燈間歇閃亮為檢測(cè)狀態(tài),綠燈亮為連續(xù)工作狀態(tài));SA為維修開(kāi)關(guān),合上后,紅燈連續(xù)亮,輸出級(jí)連續(xù)工作,適于維修或弱負(fù)載時(shí)工作。
2.接收部分
實(shí)際上任何一個(gè)具有接收線圈的裝置都可成為接收電路,這里只是給出其中一例,它可以實(shí)測(cè)接收部分的功率,也可以調(diào)整撤回路的諧振狀態(tài),使之靈敏度最高。電路很簡(jiǎn)單,就不再贅述原理了。電路見(jiàn)圖2b:
如果不測(cè)試接收距離和檢測(cè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率,也可不裝圖2b的電路。
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