微距離無線充電器的設計

1 引言

無線電技術用于通信，已經在全世界流行了近一百年。從當初的無線電廣播和無線電報，發展到現在的衛星和微波通信，以及普及到全球幾乎每一個個人的移動通信、無線網絡、GPS等。無線通信極大地改變了人們的生產和生活方式，沒有無線通信，信息化社會的目標是不可議的。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產品，都要不定期地連接電網進行充電，也因此不得不留下各種插口和連接電纜。這就很難實現具有防水性能的密封工藝，而且這種個性化的線纜使得不同產品的充電器很難通用。如果徹底去掉這些尾巴,移動終端設備就可以獲得真正的自由。也易于實現密封和防水。這個目標必須要求能量也像信息一樣實現無線傳輸。

能量的傳送和信號的傳輸要求顯然不同，后者要求其內容的完整和真實，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，但因為一直無法突破效率這個瓶頸，使它一直不能進入實用領域。

目前，這個瓶頸仍然沒有實質性的突破。但是如果對傳輸距離沒有嚴格要求(不跟無線通信比)，比如在數cm(本文稱微距)的范圍內，其傳輸效率就很容易提高到滿意的程度。如果能用比較簡單的設備實現微距條件下的無線傳能，并形成商業化的推廣應用，當今社會隨處可見的移動電子設備將有可能面臨一次新的變革。

2 工作原理

將直流電轉換成高頻交流電，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現電能的無線饋送。基本方案如圖1所示。

本無線充電器由電能發送電路和電能接收與充電控制電路兩部分構成。

2.1 電能發送部分

如圖2,無線電能發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。按照交流優先的原則，圖中繼電器J的常閉觸點與直流(電池BT1)連接。正常情況下S3處于接通狀態。

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