高手打造智能无线供电台灯

　　无线供电是一个很吸引人的制作课题，许多电子类杂志和william hill官网 上都有关于制作无线供电威廉希尔官方网站 的介绍，这些威廉希尔官方网站 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。

　　笔者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CMOS威廉希尔官方网站 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。威廉希尔官方网站 见图2a：

　　 　　

          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威廉希尔官方网站 ，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，所以威廉希尔官方网站 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威廉希尔官方网站 ）的状态决定， IC2输出占空比约等于1/10的方波，所以使高频振荡威廉希尔官方网站 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门威廉希尔官方网站 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门威廉希尔官方网站 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，加上了这级威廉希尔官方网站 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。

　　我们说这个威廉希尔官方网站 是智能无线供电威廉希尔官方网站 ，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威廉希尔官方网站 ，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。威廉希尔官方网站 很简单，就不再赘述原理了。威廉希尔官方网站 见图2b：

　　

　　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的威廉希尔官方网站 。

　　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。

　　将接收部分靠近发射线圈，断开接收部分的负载开关SA，则接收器上的指示灯LED会和发射部分的LED同步闪亮。同样，用一个0.01μF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SA（图2 b），将接收线圈置于发射线圈正上方的5~10mm处，这时发射部分的双色LED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Rp。

　　当威廉希尔官方网站 检测到负载时，发射部分的总电流约200~300mA，视负载轻重而变。

　　无线供电台灯

　　威廉希尔官方网站 和图2b基本相同，只是将作为假负载的50Ω电阻换成了4只串联的大功率LED。接收线圈用Φ1.2mm或更粗的漆包线做成圆盘状的线圈，其内径为67mm绕8匝，两端各留25cm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4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LED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

　　

　　发射已接电源，空载电流很小，此时只有红色指示灯在闪亮（图片中看不到）。
 

　　把台灯放在发射线圈上方，很亮哦，此时整机电流升到200mA左右，盒子里面的绿色指示灯也亮了。

　　

　　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，这样显然会使威廉希尔官方网站 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7809模拟稳压威廉希尔官方网站 ，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，使威廉希尔官方网站 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12mm，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，接收部分也完全可以用于无线充电、水下LED灯或旋转LED图形显示等领域。

　　5．因为现成的无线供电模块VOX330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220V交流电将会更具实用性。