分享業(yè)內(nèi)高手DIY打造智能無線供電臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

無線供電是一個(gè)很吸引人的制作課題，許多電子類雜志和論壇上都有關(guān)于制作無線供電電路的介紹，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，這是不能令人滿意的。

本文所設(shè)計(jì)的這個(gè)無線供電裝置，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。電路見圖2a：

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，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)與非門并聯(lián)起來作為推動(dòng)級(jí)，把振蕩與輸出級(jí)隔離開。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，這就為無線供電的智能化提供了簡(jiǎn)單可靠的檢測(cè)依據(jù)。

在沒有負(fù)載時(shí)，也就是說，無線供電的接收部分沒有靠近發(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腳上沒有觸發(fā)脈沖，第3腳上也沒有高電平輸出；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)。

我們說這個(gè)電路是智能無線供電電路，其原因就是它能自動(dòng)檢測(cè)有無負(fù)載。沒有負(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。　　

3.零件選擇

無線供電的效率與發(fā)射級(jí)的工作狀態(tài)有關(guān)，同時(shí)也與作為發(fā)射電磁能量的線圈的質(zhì)量也有非常密切的關(guān)系，所以發(fā)射線圈L1我采用36×Φ0.1mm的李茲線，繞在用光盤作骨架的蛛網(wǎng)板上。見圖3：

圖3

線圈的骨架用光盤制作，為了避免渦流損失，光盤上的金屬鍍層應(yīng)當(dāng)去掉。骨架的內(nèi)徑為66mm，用36股Φ0.1的漆包線繞11匝。圖2b中的接收線圈也繞成蛛網(wǎng)式，用24股Φ0.1的多股漆包線繞8匝。