概述
无线供电使用的电源是无线电源,它具备电能发射功能。本文所述的无线电源是建立在电磁共振基础上的一种电源,包括发射和接收两个部分,两部分之间没有物理上
的任何连接,发射线圈和接收线圈之间也没有磁芯等磁导体。VOX330MPO5S芯片,它就是以电磁共振的方式来传递电能,功率最大可达100W。
VOX330MPO5S以最简单的方式实现了电能的无线传输。它只有三个脚,1为电源端,2为输出端,3为地,外形如图1。
电源发射
电源端的工作电压范围:9~15VDC,基本工作原理如图2。从图中可以看出,只要给VOX330MPO5S提供一个l2V的工作电压,它就能推动LC谐振回路,将电能发射出去。+330V电源由市电整流滤波得到。完整的工作电路如图3所示,实物如图4所示。图3是VOX330MPO5S在小功率状态下的发射电路,允许发射功率在20W以内)运用于小功率电器使用,如电热鞋、桌面鱼缸、各种小电器如手机、MP3、MP4等的充电。图中R1是放电电阻)L3和C8是滤波回路,以减少发射过程中对电网的影响。整个发射器的实物如图5所示。图6是VOX330MPO5S在大功率发射状态的应用电路图,与图3不同的是,采用了变压器降压来给IC供电,并提供了一个供IC散热的风扇。这时IC用的散热器较大,风扇直接对散热器吹风。实物见图7所示。
电源接收接收电路非常简单,仅由一个LC谐振回路组成,负载接在回路的两端(图8)。这个接收电路的最大特点是:L2和C2的积等于发射电路中的L1和C1的积,即:L1×C1=L2×C2=2600000,其中2600000是VOX330MPO5S的LC常数。
EMC问题
图6中,若在电源的输入端增加一个滤波电路,可以减少发射电路与供电系统之间的相互干扰,如图9。
1、照明:当负载为40W/220V灯泡时,L2 的线圈半径应不于4cm,线径不小于0.41mm,电压量不小于100μH,C2 的耐压应在 lkV或以上。接收距离 1~2cm。茗用于水下照明,务必将所有线路用绝缘材料进行绝缘处理( 图10)。
2、电热鞋加热:若用于电热鞋加热,对 L2 和 C2 的要求就低得多,绕一个半径约4cm 的线圈,电感量约为26μH,C2 用 104/1OOV 的电容即可,电热丝 R2 约 70cm长的碳纤维,绕在鞋垫的夹层中即可 (图11 )。 接收距离:1~5cm。使用时, 将鞋垫放入鞋子中,然后置于发射线圈上即可。
采用无线供电的电热鞋)使用时不用换鞋,因为没有电线的牵挂,所以特别自由,也很安全,而且适用于各种鞋甚至皮鞋。
3、鱼缸抽水及照明:鱼缸内的主要接收电路与电热鞋相同,但增加了整流和滤波电路给水泵马达供电,电路中的整流管为肖特基二极管1N5819,稳压管的作用是防止电压过高对马达的冲击(图12)。
由于本电路工作于水中,要求所有元件(电路(全部用绝缘漆浸泡处理。
4、马达定子和转子的互换:在许多旋转电器中,常常用电刷来给电机供电,这样不但产生火花及干扰,同时由于电刷的磨损,其寿命也受到严重影响。若用无线供电,可免去电刷,并可以实现定子和转子的互换。
图 12 是电脑上常用的散热风扇,接收回路的整流电路固定在支架(定子)上,当定子国定,转子(风叶)旋转;当转子国定时,定子旋转(图13)。
5、无线桌面:办公桌上的各种连线常常使桌面显得零乱,而且这样很不安全。采用无线供电可实现无线桌面。
无线桌面的原理与上述相同,所不同的是,发射线圈做得较大,以便覆盖整个桌面,如图14 。在每个用电器内加一个接收回路,这样整个桌面上的多个电器均能实现无线供电,包括鱼缸抽水、手机充电、马达旋转、台灯照明等,如图15。
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