無(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)技術用于通(tong)信(xin)(xin)(xin)，已經在(zai)(zai)全世界流行(xing)了近一百年。從當初的(de)(de)(de)無(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)廣播和無(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)報，發(fa)展到現(xian)(xian)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)衛星和微波(bo)通(tong)信(xin)(xin)(xin)，以及普及到全球幾乎每一個個人的(de)(de)(de)移(yi)(yi)動通(tong)信(xin)(xin)(xin)、無(wu)線(xian)(xian)網絡、GPS等。無(wu)線(xian)(xian)通(tong)信(xin)(xin)(xin)極(ji)大地(di)(di)改變(bian)了人們的(de)(de)(de)生產(chan)和生活方(fang)(fang)式，沒有無(wu)線(xian)(xian)通(tong)信(xin)(xin)(xin)，信(xin)(xin)(xin)息化社會的(de)(de)(de)目標是(shi)不(bu)(bu)可議(yi)的(de)(de)(de)。然(ran)而(er)，無(wu)線(xian)(xian)通(tong)信(xin)(xin)(xin)傳(chuan)送的(de)(de)(de)都是(shi)微弱的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息0,而(er)不(bu)(bu)是(shi)功率較大的(de)(de)(de)/能量0。因此許多使(shi)用極(ji)為方(fang)(fang)便的(de)(de)(de)便攜式的(de)(de)(de)移(yi)(yi)動產(chan)品，都要不(bu)(bu)定期地(di)(di)連接電(dian)(dian)網進行(xing)充(chong)電(dian)(dian)，也(ye)因此不(bu)(bu)得(de)不(bu)(bu)留下各種插口和連接電(dian)(dian)纜。這(zhe)就很難實(shi)(shi)現(xian)(xian)具有防水性(xing)能的(de)(de)(de)密封工藝(yi)，而(er)且這(zhe)種個性(xing)化0的(de)(de)(de)線(xian)(xian)纜使(shi)得(de)不(bu)(bu)同產(chan)品的(de)(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)器很難通(tong)用。如(ru)果徹(che)底去掉這(zhe)些(xie)尾巴0,移(yi)(yi)動終端設(she)備就可以獲得(de)真正的(de)(de)(de)自由0。也(ye)易于實(shi)(shi)現(xian)(xian)密封和防水。這(zhe)個目標必須(xu)要求能量也(ye)像信(xin)(xin)(xin)息0一樣實(shi)(shi)現(xian)(xian)無(wu)線(xian)(xian)傳(chuan)輸(shu)。

　　能量的(de)傳(chuan)送(song)和(he)(he)信(xin)號的(de)傳(chuan)輸要求顯然(ran)不同，后者(zhe)要求其內容的(de)完整和(he)(he)真實，不太要求效率(lv)，而前者(zhe)要求的(de)是功率(lv)和(he)(he)效率(lv)。雖然(ran)能量的(de)無線傳(chuan)送(song)的(de)想法早已有之(zhi)，但因為一(yi)直(zhi)無法突破效率(lv)這個(ge)瓶頸，使它一(yi)直(zhi)不能進入(ru)實用(yong)領域。

　　目前，這個(ge)瓶頸仍然沒(mei)有實質(zhi)性的(de)(de)(de)突(tu)破。但是如(ru)(ru)果對傳(chuan)(chuan)輸(shu)距離沒(mei)有嚴格要求（不跟無(wu)線通信比(bi)），比(bi)如(ru)(ru)在數cm（本文稱微(wei)距0）的(de)(de)(de)范圍內，其傳(chuan)(chuan)輸(shu)效率就(jiu)很容(rong)易提高到滿意的(de)(de)(de)程度。如(ru)(ru)果能(neng)用比(bi)較簡單的(de)(de)(de)設備(bei)實現(xian)微(wei)距條件下(xia)的(de)(de)(de)無(wu)線傳(chuan)(chuan)能(neng)，并形成商業(ye)化的(de)(de)(de)推廣應用，當今(jin)社會隨處(chu)可見的(de)(de)(de)移動電子設備(bei)將有可能(neng)面臨一(yi)次新的(de)(de)(de)變革。

　　2 工作原理

　　將直流(liu)電(dian)轉換成高頻交流(liu)電(dian)，然后通過沒有任何有有線連接的(de)原、副(fu)線圈之間的(de)互感(gan)耦(ou)合(he)實現電(dian)能的(de)無線饋送。基本方案如圖1所示。

　　本無線充電器0由(you)電(dian)能發送電(dian)路(lu)(lu)和電(dian)能接收與(yu)充電(dian)控制電(dian)路(lu)(lu)兩部分構成。

　　2.1 電能發送部分(fen)

　　如圖2,無線電能發送(song)單(dan)元(yuan)的(de)供電電源有(you)兩種(zhong)：

　　220V交流和24V直流（如汽車電源），由繼電器J選擇(ze)。按(an)照交流優先的(de)原則，圖中繼電器J的(de)常閉觸點與(yu)直流（電池BT1）連接。正常情況下(xia)S3處于接通狀(zhuang)態。

圖2無線電能發(fa)送單元電路圖

　　當有交(jiao)流(liu)(liu)供電(dian)(dian)時，整流(liu)(liu)濾(lv)波后的(de)約26V直流(liu)(liu)使繼電(dian)(dian)器J吸合(he)，發(fa)送電(dian)(dian)路(lu)單元便(bian)工作于交(jiao)流(liu)(liu)供電(dian)(dian)方式，此時直流(liu)(liu)電(dian)(dian)源BT1與電(dian)(dian)能發(fa)送電(dian)(dian)路(lu)斷開，同時LED1（綠色）發(fa)光顯示這一狀態。

　　經繼電(dian)(dian)器J選(xuan)擇的(de)+24V直(zhi)流電(dian)(dian)主要為(wei)發射線圈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(bao)證J的(de)動作(zuo)不影(ying)響發送電(dian)(dian)路的(de)穩(wen)定(ding)工作(zuo)，電(dian)(dian)容C3的(de)容量不得小于2200uF。

　　電能的無線傳送實(shi)(shi)際上是通(tong)過(guo)發射線圈(quan)L1和(he)(he)接收線圈(quan)L2的互感作(zuo)用(yong)實(shi)(shi)現(xian)的，這里L1與L2構(gou)成一(yi)個(ge)無磁芯(xin)的變壓器的原、副線圈(quan)。為保證足夠的功率和(he)(he)盡可能高的效率，應選擇(ze)較高的調制頻率，同時要考(kao)慮到器件的高頻特性，經(jing)實(shi)(shi)驗選擇(ze)1.6MHz較為合(he)適。

　　IC1為(wei)(wei)CMOS六非(fei)門CD4069,這里只用了三個非(fei)門，由(you)F1,F2構成(cheng)方波(bo)振(zhen)(zhen)蕩(dang)器，產生約1.6MHz的(de)(de)方波(bo)，經F3緩沖并整形，得到幅度約11V的(de)(de)方波(bo)來激勵VMOS功(gong)放管IRF640.足以(yi)使其工(gong)作在開關(guan)狀(zhuang)(zhuang)態（丁類），以(yi)保(bao)證(zheng)盡可(ke)(ke)能高的(de)(de)轉換(huan)效(xiao)率。為(wei)(wei)保(bao)證(zheng)它(ta)與L1C8回路的(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)頻率一致。可(ke)(ke)將C4定為(wei)(wei)100pF,R1待調。為(wei)(wei)此將R1暫定為(wei)(wei)3K,并串入可(ke)(ke)調電阻RP1。在諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)狀(zhuang)(zhuang)態，盡管激勵是(shi)方波(bo)，但L1中的(de)(de)電壓是(shi)同(tong)頻正弦波(bo)。

　　由此可見，這一(yi)部分實際上(shang)是個變頻器，它將50Hz的(de)正弦(xian)轉變成1.6MHz的(de)正弦(xian)。

　　2.2 電能接收與(yu)充電控(kong)制部分(fen)

　　正常情況(kuang)下，接收線(xian)圈L2與發射線(xian)圈L1相(xiang)距(ju)不過幾cm,且接近(jin)同軸，此時(shi)可獲得較高的(de)傳輸效率。

　　電(dian)(dian)能接(jie)收與充(chong)電(dian)(dian)控制電(dian)(dian)路單元(yuan)的原理如圖3所示。

　　L2感應得到(dao)(dao)的1.6MHz的正弦電(dian)壓(ya)有效值約有16V（空載）。經(jing)橋式整流(liu)（由4只1N4148高頻開關二(er)極(ji)管構成）和(he)C5濾波，得到(dao)(dao)約20V的直流(liu)。作(zuo)為充電(dian)控制部分的唯一電(dian)源。

　由R4,RP2和TL431構成精密參考電壓4.15V（鋰離子電池的(de)充電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)）經R12接到運(yun)放IC的(de)同相輸入端(duan)3。當IC2的(de)反相輸入端(duan)2低于4.15V時（充電(dian)(dian)過(guo)程中），IC3輸出(chu)的(de)高電(dian)(dian)位一(yi)方面使Q4飽和從而在LED2兩端(duan)得(de)到約(yue)2V的(de)穩(wen)定電(dian)(dian)壓(ya)(ya)（LED的(de)正向導通具有穩(wen)壓(ya)(ya)特(te)性），Q5與R6、R7便據此構(gou)成恒流電(dian)(dian)路I0=2-0.7R6+R7。另一(yi)方面R5使Q3截止，LED3不(bu)亮。

圖3無線電能接收(shou)器電路圖

　　當(dang)電池充(chong)滿（略(lve)大于4.15V）時，IC3的反相輸入端(duan)2略(lve)高于4.15V。運放便輸出低電位，此時Q4截止，恒流管Q5因完全得(de)不(bu)到偏流而截止，因而停止充(chong)電。同時運放輸出的低電位經R8使Q3導(dao)通(tong)，點亮LED3作(zuo)為充(chong)滿狀態指示。

　　兩種充電模式由R6、R7決(jue)定(ding)。這(zhe)個非序列值(zhi)可(ke)以在E24序列電阻的標稱(cheng)值(zhi)為918的電阻中找到，就用918的也(ye)行。

　　如果作(zuo)為產品(pin)(pin)設計，這部分電路(lu)應當盡可能微型(xing)化（電流表(biao)電壓表(biao)只是在(zai)實(shi)驗(yan)品(pin)(pin)中調試時用，產品(pin)(pin)中不需要(yao)），最好成為電池的(de)附屬電路(lu)。

　　3 主要(yao)元器件選擇

　　電源變壓器T15VA18V,這里利用(yong)現有的(de)雙18V的(de)，經整流(liu)濾波后得到約24V的(de)直流(liu)。

　　繼電(dian)器J）））DC24V,經測量其可(ke)靠(kao)吸合電(dian)流為13mA。

　　保險管FUSE）））快速反應的1A。

　　可調(diao)電阻RP1和RP2）））用精密可調(diao)的。

　　諧振(zhen)電(dian)容C8）））瓷介電(dian)容耐壓不(bu)小(xiao)于(yu)63V。

　　整流(liu)橋D5-D8）））用高頻開關管1N4148。

　　精密電壓源）））TL431。

　　運放IC3）））OPA335,TI公(gong)司的軌對軌精密單運放。

　　晶體(ti)管(guan)Q3、Q4和(he)Q5）））要(yao)求漏電流小于0.1uA,放(fang)大(da)倍數大(da)于200,圖中已標型號。

　　發光管LED2）））普亮（紅），正向(xiang)VA特性盡可能(neng)陡直（動(dong)態(tai)電阻小，穩壓特性好）。

　　發送(song)線(xian)圈L1）））用U1mm的漆包線(xian)在U66mm的圓柱體（易拉(la)罐正好）上密繞20匝，用502膠適當粘(zhan)接(jie)，脫(tuo)胎(tai)成桶形線(xian)圈。

　　接收線圈L2）））用U0.4mm的(de)漆包線在同樣(yang)的(de)圓柱體上(shang)密(mi)繞20匝，脫胎后(hou)整(zheng)理成(cheng)密(mi)圈形然后(hou)粘(zhan)接固定。這是(shi)為了(le)使接收單(dan)元盡可能薄型化。

　　4 調試要點

　　在發送單元(yuan)的(de)FUSE1回路上串入電流(liu)表，以保持監測(ce)。按以下(xia)順(shun)序調試。

　　4.1 調工(gong)作頻率

　　調PR1使F1-F2產生的(de)方波頻率(lv)與C8L1的(de)諧(xie)振頻率(lv)一致。此時電(dian)流表的(de)讀(du)數最(zui)小，接收線圈L2所得(de)的(de)感(gan)應電(dian)壓最(zui)大(da)，暫不接被充電(dian)池(chi)BT2.。