【導(dǎo)讀】功率的無(wú)線傳輸擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。例如，它使易于發(fā)生故障的插頭成為多余，可以將設(shè)備內(nèi)置在具備防潮能力的外殼中。用戶也無(wú)須忍受插入電纜的麻煩，大多數(shù)無(wú)線功率傳輸應(yīng)用存在于便攜式設(shè)備電池充電領(lǐng)域。
在該領(lǐng)域中有幾項(xiàng)已經(jīng)確立的標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，有很多應(yīng)用不需要任何標(biāo)準(zhǔn)。因此，可以使用個(gè)別優(yōu)化的功率傳輸。圖1 示出了一種感應(yīng)式功率傳輸概念，將兩個(gè)線圈緊靠在一起，在原邊線圈中會(huì)產(chǎn)生交流電，像在變壓器中一樣，通過(guò)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在副邊線圈中感生交流電。
圖 1. 具有原邊控制和接收器的感應(yīng)式功率傳輸概念。
原則上，原邊發(fā)送器可采用一個(gè)簡(jiǎn)單的振蕩器和少量分立組件構(gòu)建而成，這對(duì)于低功率級(jí)別的傳輸是十分有效的。對(duì)于較高的功率，應(yīng)采用一個(gè)諸如ADI的 LTC4125 等集成化發(fā)送器電路。發(fā)送器非常精確地調(diào)節(jié)到給定的諧振頻率。這使得可利用特定的組件實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。
LTC4125 還能檢測(cè)原邊線圈上的異物。例如，倘若一塊金屬緊靠在線圈上，就會(huì)在該金屬中形成渦流。它們使這塊金屬升溫(尤其是在高功率的場(chǎng)合)，并會(huì)導(dǎo)致人員受傷。在低功率級(jí)別，異物僅會(huì)引起極其微弱的發(fā)熱，并不會(huì)產(chǎn)生重大的風(fēng)險(xiǎn)。LTC4125 能檢測(cè)到金屬物體，然后降低功率或中斷功率傳輸。為節(jié)省電能，LTC4125 可依據(jù)副邊的功率要求調(diào)整發(fā)送功率。
圖 2 顯示了一個(gè)采用特定組件的演示電路實(shí)例。該圖示出了當(dāng)兩個(gè)線圈之間存在特定的偏移或間隔量時(shí)會(huì)發(fā)生什么。在變壓器中，耦合系數(shù)通常介于 0.95 和 1 之間。在無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)中，0.8 至 0.05 的耦合系數(shù)是很常見(jiàn)的。在圖2 中，線圈偏移(單位：毫米) 示于 x 軸。在 y 軸上顯示了兩個(gè)線圈之間的間隔(也以毫米為單位)。
因此，對(duì)于 1W 的電池充電功率，假如兩個(gè)線圈完全垂直對(duì)準(zhǔn)(比如，線圈偏移為零)，則兩個(gè)線圈的間隔距離最大可為 12mm。功率越高，兩個(gè)線圈必須越靠近和更精確地對(duì)準(zhǔn)。可發(fā)送功率可以通過(guò)電路元件的選擇進(jìn)行調(diào)整。然而，線圈偏移和線圈間隔之間的關(guān)系將與例中所示的相似。
圖2. 兩個(gè)線圈之間的偏移和間隔所產(chǎn)生的影響。
對(duì)于更長(zhǎng)距離的無(wú)線功率傳輸，可使用 RF 功率傳輸。有工作在 ISM 頻段的測(cè)試裝置。不過(guò)，與這里所述的感應(yīng)式耦合方法相比，它們的可發(fā)送功率和傳輸效率要低得多。
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