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1、无线供电台灯 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。本文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CMS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2： 智能无线供电
2、台灯工作原理 1.发射部分振荡源由1/4个C01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:560kz和1120k。因手边没有更合适的晶体选择，也只好将就了。01是一个输入端与非门,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(55电路）的状态决定,I2输出占空比约等于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110。 411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IRF63,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
3、的极间输入、输出电容很大,有几百F，如果直接接到4011的输出端,会因为CS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，T3的源极电流很小，R6上的电压降还不足以使V4导通，所以IC的第脚上没有触发脉冲,第脚上也没有高电平输出；一旦接收部分靠近了
4、发射线圈，从发射级接收了足够的能量,于是使得V3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3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。 图中,Rp作为检测灵敏度调节；LE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
5、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： 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。 3.零件选择无线供电的效率与发射级的工作状态有关,同时也与作为发射电磁能量的线圈的质量也有非常密切的关系,所以发射线圈L1我采用01的李兹线,绕在用光盘作骨架的蛛网板上。见下图: 线圈的骨架用光盘制作，为了避免涡流损失，光盘上的金属镀层应当去掉。骨架的内径为66mm，用3股01的漆包线绕1匝。图中的接收线圈也绕成蛛网式,用2股0.1的多股漆包线
6、绕8匝。 高频输出级用大功率场效应管，如IRF系列的63、63均可，或其它耐压200，电流5A,最大损耗功率大于20W以上的VMS管。使用时需加上面积足够大的散热器。 谐振电容C4要求用绦纶电容,耐压200V以上;11、C12、C14要求耐压35V以上。定时电容C5、1要求容量准确，漏电较小，最好用钽电容,如果没有钽电容则应采用耐压25V以上的铝电解。C、8、C1、1要紧靠4焊接。其他元件没有什么特殊要求。 4.调试与安装 先调发射部分。输入4的直流电源，当调试开关处在断开状态时,L的红灯会以大约秒的周期闪亮,这说明C2工作正常。合上图2a中的调试开关SA,使振荡部分连续工作，这时红灯将一直点
7、亮。检查各点的直流工作点是否正常，这时整机电流约50mA，其中V3的漏极电流约20mA左右。如果 24V和9V两点的电压正常,可用示波器检查各关键点的波形。 当各点波形基本正常后，用一个2200pF的绦纶电容（耐压25V)和一个1000pF的可变（可用多连可变并联而成），仔细调整可变使整机电流最小。量出并联的总电容,将一个或数个并联的固定的等效电容替换原来的固定和可变电容，并在线路板上焊好。 断开维修开关SA使振荡器工作于间歇状态;旋转Rp到最大使LED绿灯亮，逐渐将Rp减小，使得LD的绿灯熄灭，红灯刚好闪亮。这时整机电流在100mA间摆动。 将接收部分靠近发射线圈，断开接收部分的负载开关SA
8、，则接收器上的指示灯LED会和发射部分的LD同步闪亮。同样,用一个0.01F左右的固定电容接到谐振线圈的两端,逐步拉开发射线圈和接收线圈的距离,同时适当增减谐振电容的大小使指示灯最亮。调整好后,将电容固定下来,在线路板上焊好。如果用示波器观察谐振回路的波形，应该可以看到与发射线圈频率相同的正弦波。 合上负载开关A（图2），将接收线圈置于发射线圈正上方的1m处,这时发射部分的双色D的绿灯会自动点亮，说明发射部分己检测到负载，并工作在连续状态。如果再次移去接收线圈，绿灯随即自动熄灭,红灯再次闪动,说明智能部分的检测功能正常。如果检测功能不正常,应仔细调整p。当电路检测到负载时,发射部分的总电流约2
9、000mA，视负载轻重而变。 5、无线供电台灯电路和图2b基本相同,只是将作为假负载的5电阻换成了4只串联的大功率ED。接收线圈用2mm或更粗的漆包线做成圆盘状的线圈,其内径为67m绕8匝，两端各留25的引出线,将来就作为小台灯的支架。 找一个光盘，去掉金属镀层,在适当地方钻两个小孔,将绕好的线圈引线穿过光盘上的小孔,并将线圈粘合在光盘上。 将个1W的LED装在自制的散热器上。另找一个直径80mm的小光盘(不必去膜）和一个大小适当的塑料瓶盖，作为制作台灯的灯罩的原材料。 制作过程见下面系列图片。 发射板元件面 发射板背面。 装发射部分的塑料盒。 发射板装在右边。 发射线圈装在左边。 测栅极电压
10、波形。 测漏极电压波形。 测源极电压波形。 测漏极电压波形。 测源极电压波形。做灯罩用的材料。 将4个L串联后装在散热板上。 做好后的灯头正面。 灯头背面。台灯正面。 台灯侧面。 台灯背面。 台灯的底座。 底座下面是接收线圈。 把台灯放在发射线圈上方，很亮哦，此时整机电流升到200m左右,盒子里面的绿色指示灯也亮了。 DIY智能无线供电台灯小结 1.从场效应管各点波形来看，输出级的工作状态并不十分理想，尤其是源极电压波形存在高次谐波,这样显然会使电路的转换效率降低。究其原因,应该是因为栅极驱动电压的波形过宽所致。如果使栅极波形改为更窄些的脉冲,使场效应管的导通角更小些，估计效率会得到提高。 2.因制作时间比较仓促，从24V变9V直接采用了809模拟稳压电路,其效率显然是十分低下的,如果改用开关稳压电源，则可大幅提高驱动部分的效率,使电路在间歇工作状态时更省电。 3.本装置是模拟桌面无线供电系统而设计的，所以发射线圈和接收之间的距离大于12，这样也使转换效率有明显下降，因为两线圈距离越大，效率必然越低。 4.无线台灯只是无线供电的一种应用，接收部分也可以用于无线充电、水下LED灯或旋转ED图形显示等领域。 5.因为现成的无线供电模块VX330不容易买到,所以电源采用了24V直流。如果手边有高压无线供电模块,直接采用220交流电将会更具实用性。