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高手打造智能无线供电台灯

作者:时间:2013-09-28来源:网络收藏

  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。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/228173.htm

  笔者所设计的这个装置,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:

  

高手打造智能无线供电台灯  

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:

  高手打造智能无线供电台灯  

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:

  高手打造智能无线供电台灯

  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。  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36×Φ0.1mm的李兹线,绕在用光盘作骨架的蛛网板上。见图3:

  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36股Φ0.1的漆包线绕11匝。图2b中的接收线圈也绕成蛛网式,用24股Φ0.1的多股漆包线绕8匝。

  高手打造智能无线供电台灯

  高频输出级用大功率场效应管,如IRF系列的634、630均可,或其它耐压200V,电流5A,最大损耗功率大于20W以上的VMOS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;C11、C12、C13、C14要求耐压35V以上。定时电容C5、C10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。C7、C8、C11、C12要紧靠IC4焊接。

  其他元件没有什么特殊要求。

  调试与安装

  先调发射部分。输入24V的直流电源,当调试开关处在断开状态时,LED的红灯会以大约1秒的周期闪亮,这说明IC2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VT3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250V)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LED的绿灯熄灭,红灯刚好闪亮。这时整机电流在10~20mA间摆动。

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关键词: 无线供电 DIY 台灯
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