DIY达人教你制作微距离无线充电器

近年来，随着科技的迅猛发展，无线通信技术也在日渐成熟，这极大地改变着人们的生产和生活方式，然而，无线通信传送的都是很微弱的信息，这就需要便 携式的移动产品不定期地与电网连接进行充电。那么在本文中，DIY达人就将介绍一种将直流电转换成高频交流电，然后通过没有任何有线连接的原、副线圈之间 的互感耦合，实现电能的微距离无线充电器设计。

工作原理

将直流电转换成高频交流电，然后通过没有任何有有线连接的原、副线圈之间的互感耦合实现电能的无线馈送。基本方案如图1所示。

（1）电能发送部分

如图2，无线电能发送单元的供电电源有两种：220V交流和24V直流(如汽车电源)，由继电器选择。按照交流优先的原则，图中继电器的常闭触点与直流(电池BT1)连接。正常情况下S3处于接通状态。

无线充电模块

当有交流供电时，整流滤波后的约26V直流使继电器J吸合，发送电路单元便工作于交流供电方式，此时直流电源BT1与电能发送电路断开，同时LED1(绿色)发光显示这一状态。

经继电选择的+24V直流电主要为发射线圈L1供电，此外，经IC1(78L12)降压后为集成电路IC2供电，为保证继电器的动作不影响发送电路的稳定工作，电容C3的容量不得小于2200uF。

电能的无线传送实际上是通过发射线圈L1和接收线圈L2的互感作用实现的，这里L1与L2构成一个无磁芯的变压器的原、副线圈。为保证足够的功率和尽可能高的效率，应选择较高的调制频率，同时要考虑到器件的高频特性，经实验选择1.6MHz较为合适。

IC1 为CMOS六非门CD4069，这里只用了三个非门，由F1、F2构成方波振荡器，产生约1.6MHz的方波，经F3缓冲并整形，得到幅度约11V的方波 来激励VMOS功放管IRF640，足以使其工作在开关状态(丁类)，以保证尽可能高的转换效率。为保证它与L1C8回路的谐振频率一致。可将C4定为 100pF、R1待调。为此将R1暂定为3K，并串入可调电阻RP1。在谐振状态，尽管激励是方波，但L1中的电压是同频正弦波。

由此可见，这一部分实际上是个变频器，它将50Hz的正弦转变成1.6MHz的正弦。

（2）电能接收与充电控制部分

正常情况下，接收线圈L2与发射线圈L1相距不过几cm，且接近同轴，此时可获得较高的传输效率。

电能接收与充电控制电路单元的原理如图3所示。

L2感应得到的1.6MHz的正弦电压有效值约有16V(空载)。经桥式整流(由4只1N4148高频开关二极管构成)和C5滤波，得到约20V的直流。作为充电控制部分的唯一电源。

由 R4、RP2和TL431构成精密参考电压4.15V(锂离子电池的充电终止电压)经R12接到运放IC的同相输入端3。当IC2的反相输入端2低于 4.15V时(充电过程中)，IC3输出的高电位一方面使Q4饱和从而在LED2两端得到约2V的稳定电压(LED的正向导通具有稳压特性)，Q5与 R6、R7便据此构成恒流电路I0=2-0.7R6+R7。另一方面R5使Q3截止，LED3不亮。

当电池充满(略大于4.15V)时，IC3的反相输入端2略高于4.15V。运放便输出低电位，此时Q4截止，恒流管Q5因完全得不到偏流而截止，因而停止充电。同时运放输出的低电位经R8使Q3导通，点亮LED3作为充满状态指示。

两种充电模式由R6、R7决定。这个非序列值可以在E24序列电阻的标称值为918的电阻中找到，就用918的也行。

如果作为产品设计，这部分电路应当尽可能微型化(电流表电压表只是在实验品中调试时用，产品中不需要)，最好成为电池的附属电路。