無線(xian)電(dian)(dian)(dian)技術用(yong)于通(tong)信(xin)(xin)(xin)，已經(jing)在全世界流行了近(jin)一(yi)百年。從當(dang)初(chu)的(de)(de)(de)無線(xian)電(dian)(dian)(dian)廣播(bo)和(he)(he)無線(xian)電(dian)(dian)(dian)報，發(fa)展(zhan)到現在的(de)(de)(de)衛(wei)星和(he)(he)微(wei)波通(tong)信(xin)(xin)(xin)，以(yi)及普及到全球幾乎每一(yi)個個人(ren)的(de)(de)(de)移動(dong)(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)、無線(xian)網(wang)絡、GPS等。無線(xian)通(tong)信(xin)(xin)(xin)極大地(di)改變(bian)了人(ren)們的(de)(de)(de)生產和(he)(he)生活方式，沒(mei)有無線(xian)通(tong)信(xin)(xin)(xin)，信(xin)(xin)(xin)息化社會的(de)(de)(de)目(mu)標是不(bu)可(ke)議的(de)(de)(de)。然而，無線(xian)通(tong)信(xin)(xin)(xin)傳(chuan)送的(de)(de)(de)都(dou)是微(wei)弱的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息0,而不(bu)是功率較(jiao)大的(de)(de)(de)/能(neng)量0。因此(ci)許多使用(yong)極為(wei)方便的(de)(de)(de)便攜式的(de)(de)(de)移動(dong)(dong)產品，都(dou)要(yao)不(bu)定期(qi)地(di)連接電(dian)(dian)(dian)網(wang)進行充電(dian)(dian)(dian)，也(ye)因此(ci)不(bu)得(de)不(bu)留下各(ge)種(zhong)(zhong)插口(kou)和(he)(he)連接電(dian)(dian)(dian)纜。這(zhe)就很(hen)難實(shi)現具有防(fang)水(shui)(shui)性能(neng)的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)工(gong)藝，而且這(zhe)種(zhong)(zhong)個性化0的(de)(de)(de)線(xian)纜使得(de)不(bu)同產品的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)器(qi)很(hen)難通(tong)用(yong)。如果徹底去掉這(zhe)些尾巴(ba)0,移動(dong)(dong)終端設備就可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)真正的(de)(de)(de)自(zi)由0。也(ye)易(yi)于實(shi)現密(mi)封(feng)和(he)(he)防(fang)水(shui)(shui)。這(zhe)個目(mu)標必須要(yao)求能(neng)量也(ye)像(xiang)信(xin)(xin)(xin)息0一(yi)樣實(shi)現無線(xian)傳(chuan)輸(shu)。

　　能(neng)量的(de)(de)傳送和(he)(he)信號的(de)(de)傳輸要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)顯然不同(tong)，后者要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)其內容(rong)的(de)(de)完(wan)整(zheng)和(he)(he)真實，不太要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)效(xiao)率(lv)，而前者要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)是功率(lv)和(he)(he)效(xiao)率(lv)。雖然能(neng)量的(de)(de)無線傳送的(de)(de)想法(fa)早已有之，但因(yin)為(wei)一直(zhi)(zhi)無法(fa)突破效(xiao)率(lv)這個瓶頸，使它一直(zhi)(zhi)不能(neng)進(jin)入實用(yong)領域(yu)。

　　目前，這(zhe)個(ge)瓶頸仍然(ran)沒(mei)有實質(zhi)性的突破(po)。但是如(ru)(ru)果對傳輸距離(li)沒(mei)有嚴格要(yao)求（不跟(gen)無線通信比(bi)(bi)），比(bi)(bi)如(ru)(ru)在數(shu)cm（本文稱微距0）的范圍(wei)內，其(qi)傳輸效率(lv)就很容易提高(gao)到滿(man)意的程(cheng)度(du)。如(ru)(ru)果能用比(bi)(bi)較簡單(dan)的設備實現微距條件下的無線傳能，并(bing)形(xing)成商業(ye)化的推廣應用，當今社會隨處(chu)可見的移(yi)動電子(zi)設備將有可能面(mian)臨一次新的變革(ge)。

　　2 工作原理

　　將直流電轉換成高頻交流電，然后(hou)通過沒有(you)任何有(you)有(you)線連(lian)接的原、副線圈(quan)之間的互感耦合實現電能(neng)的無(wu)線饋送。基(ji)本(ben)方案如(ru)圖(tu)1所示。

　　本無線充電器0由電(dian)能發送電(dian)路(lu)和電(dian)能接收與(yu)充電(dian)控(kong)制電(dian)路(lu)兩(liang)部分構成。

　　2.1 電能發送部分

　　如圖2,無(wu)線(xian)電能發送單元的供電電源有(you)兩種：

　　220V交流(liu)(liu)和(he)24V直流(liu)(liu)（如汽車電源），由繼(ji)電器J選擇。按照交流(liu)(liu)優先的原則，圖中繼(ji)電器J的常閉觸點與直流(liu)(liu)（電池BT1）連(lian)接。正常情況下(xia)S3處于接通(tong)狀態。

圖2無線電(dian)能發(fa)送單元電(dian)路圖

　　當有交流(liu)供電時(shi)，整流(liu)濾波后的約26V直流(liu)使繼電器J吸(xi)合，發(fa)送(song)電路單元(yuan)便工作于交流(liu)供電方式，此時(shi)直流(liu)電源BT1與(yu)電能發(fa)送(song)電路斷開，同時(shi)LED1（綠(lv)色(se)）發(fa)光顯示這一(yi)狀態(tai)。

　　經繼(ji)電(dian)(dian)器J選擇的(de)(de)+24V直流電(dian)(dian)主要為(wei)發射(she)線圈L1供電(dian)(dian)，此外，經IC1（78L12）降壓(ya)后為(wei)集成電(dian)(dian)路IC2供電(dian)(dian)，為(wei)保證J的(de)(de)動作不(bu)影(ying)響(xiang)發送電(dian)(dian)路的(de)(de)穩定工作，電(dian)(dian)容C3的(de)(de)容量不(bu)得小于(yu)2200uF。

　　電能的(de)(de)無線(xian)傳送實(shi)際(ji)上是通過發射線(xian)圈(quan)L1和接收線(xian)圈(quan)L2的(de)(de)互感作用實(shi)現的(de)(de)，這里L1與(yu)L2構(gou)成一(yi)個無磁芯的(de)(de)變壓器(qi)的(de)(de)原(yuan)、副線(xian)圈(quan)。為(wei)保證足夠的(de)(de)功率和盡可能高的(de)(de)效率，應選擇較高的(de)(de)調制頻率，同時(shi)要(yao)考(kao)慮到器(qi)件的(de)(de)高頻特性，經(jing)實(shi)驗選擇1.6MHz較為(wei)合適。

　　IC1為CMOS六非門CD4069,這里只用了三個非門，由F1,F2構成方波(bo)振(zhen)蕩器，產生約1.6MHz的方波(bo)，經F3緩沖并整(zheng)形，得到(dao)幅度約11V的方波(bo)來激勵VMOS功(gong)放管IRF640.足(zu)以(yi)使(shi)其工(gong)作(zuo)在開關(guan)狀態(tai)（丁類），以(yi)保(bao)證(zheng)盡(jin)可能(neng)高的轉(zhuan)換效(xiao)率。為保(bao)證(zheng)它與L1C8回(hui)路的諧振(zhen)頻率一致。可將C4定(ding)為100pF,R1待調。為此將R1暫(zan)定(ding)為3K,并串(chuan)入可調電阻(zu)RP1。在諧振(zhen)狀態(tai)，盡(jin)管激勵是(shi)(shi)方波(bo)，但L1中的電壓(ya)是(shi)(shi)同頻正弦波(bo)。

　　由此(ci)可見，這一部(bu)分實際上是個變頻器，它將50Hz的(de)正弦轉變成1.6MHz的(de)正弦。

　　2.2 電(dian)能接收與充(chong)電(dian)控制部(bu)分(fen)

　　正常情況(kuang)下，接收線圈L2與發射線圈L1相距不過幾cm,且接近同軸，此時(shi)可獲(huo)得較高的傳輸效率(lv)。

　　電能接(jie)收與充電控制電路單(dan)元(yuan)的原理如(ru)圖3所示。

　　L2感應得到(dao)的(de)1.6MHz的(de)正弦電壓(ya)有效值約有16V（空(kong)載）。經橋式整(zheng)流(liu)(liu)（由4只1N4148高頻開(kai)關二極管(guan)構成）和C5濾波，得到(dao)約20V的(de)直流(liu)(liu)。作為(wei)充(chong)電控制部分的(de)唯一(yi)電源。

　由R4,RP2和TL431構成精密參考電壓4.15V（鋰離子電池的(de)(de)充(chong)(chong)電(dian)終止電(dian)壓）經R12接到(dao)運放IC的(de)(de)同相輸(shu)(shu)入端(duan)3。當IC2的(de)(de)反相輸(shu)(shu)入端(duan)2低于4.15V時（充(chong)(chong)電(dian)過程中），IC3輸(shu)(shu)出的(de)(de)高電(dian)位一方面使Q4飽(bao)和從而在LED2兩端(duan)得到(dao)約2V的(de)(de)穩定電(dian)壓（LED的(de)(de)正向(xiang)導通具有(you)穩壓特性），Q5與(yu)R6、R7便據此構成(cheng)恒流電(dian)路I0=2-0.7R6+R7。另一方面R5使Q3截(jie)止，LED3不亮。

圖3無線(xian)電能(neng)接收器電路圖

　　當(dang)電(dian)池充滿(man)（略大于(yu)4.15V）時(shi)，IC3的反相輸(shu)(shu)入端2略高于(yu)4.15V。運放(fang)便輸(shu)(shu)出低電(dian)位(wei)，此(ci)時(shi)Q4截(jie)止，恒流(liu)管Q5因(yin)完全得不到偏(pian)流(liu)而截(jie)止，因(yin)而停(ting)止充電(dian)。同時(shi)運放(fang)輸(shu)(shu)出的低電(dian)位(wei)經R8使(shi)Q3導通(tong)，點(dian)亮LED3作為(wei)充滿(man)狀態指(zhi)示。

　　兩種充電模式由R6、R7決定。這個非序列(lie)值可以(yi)在(zai)E24序列(lie)電阻的(de)標稱(cheng)值為(wei)918的(de)電阻中找到，就用918的(de)也行(xing)。

　　如(ru)果作為產品設計，這(zhe)部分電(dian)路應當(dang)盡(jin)可能微(wei)型化（電(dian)流表電(dian)壓表只是在實驗(yan)品中(zhong)(zhong)調(diao)試時(shi)用，產品中(zhong)(zhong)不需要），最好(hao)成為電(dian)池的附(fu)屬電(dian)路。

　　3 主要元(yuan)器件(jian)選擇

　　電源變壓器T15VA18V,這里利用現有的雙18V的，經整(zheng)流(liu)濾(lv)波后(hou)得(de)到約24V的直流(liu)。

　　繼電器J）））DC24V,經(jing)測量其可靠吸合電流為13mA。

　　保(bao)險管FUSE）））快速反應的(de)1A。

　　可調(diao)電阻RP1和(he)RP2）））用精密(mi)可調(diao)的。

　　諧振電容(rong)C8）））瓷介(jie)電容(rong)耐壓不小(xiao)于63V。

　　整流橋D5-D8）））用高頻開(kai)關(guan)管1N4148。

　　精密(mi)電壓源(yuan)）））TL431。

　　運(yun)放IC3）））OPA335,TI公司的軌(gui)對軌(gui)精(jing)密單運(yun)放。

　　晶體管Q3、Q4和Q5）））要求(qiu)漏電流小于(yu)0.1uA,放大(da)倍數大(da)于(yu)200,圖中(zhong)已標型(xing)號。

　　發光(guang)管LED2）））普亮(liang)（紅），正向VA特性盡可能陡(dou)直（動態電阻小，穩壓特性好）。

　　發送線(xian)圈L1）））用U1mm的漆包線(xian)在U66mm的圓柱(zhu)體（易(yi)拉罐正好）上密(mi)繞20匝，用502膠適當粘接，脫胎成桶形線(xian)圈。

　　接收線圈L2）））用U0.4mm的(de)漆包線在(zai)同樣的(de)圓(yuan)柱體(ti)上密(mi)繞20匝，脫胎后整(zheng)理成密(mi)圈形然后粘接固定。這是(shi)為了(le)使接收單元(yuan)盡可能薄型化。

　　4 調試要點

　　在發送單元的FUSE1回(hui)路上串入電(dian)流表，以保持監測。按以下順(shun)序調試。

　　4.1 調工作頻率

　　調PR1使F1-F2產生的方波(bo)頻率與C8L1的諧振頻率一致。此時電(dian)流表的讀數最小，接(jie)(jie)收線圈L2所得的感(gan)應電(dian)壓最大，暫不接(jie)(jie)被充電(dian)池BT2.。