【導(dǎo)讀】功率的無線傳輸擁有眾多的優(yōu)勢。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。用戶也無須忍受插入電纜的麻煩，大多數(shù)無線功率傳輸應(yīng)用存在于便攜式設(shè)備電池充電領(lǐng)域。
在該領(lǐng)域中有幾項已經(jīng)確立的標(biāo)準(zhǔn)。不過，有很多應(yīng)用不需要任何標(biāo)準(zhǔn)。因此，可以使用個別優(yōu)化的功率傳輸。圖1 示出了一種感應(yīng)式功率傳輸概念，將兩個線圈緊靠在一起，在原邊線圈中會產(chǎn)生交流電，像在變壓器中一樣，通過產(chǎn)生的磁場，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)送器可采用一個簡單的振蕩器和少量分立組件構(gòu)建而成，這對于低功率級別的傳輸是十分有效的。對于較高的功率，應(yīng)采用一個諸如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現(xiàn)最大功率傳輸。
LTC4125 還能檢測原邊線圈上的異物。例如，倘若一塊金屬緊靠在線圈上，就會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合)，并會導(dǎo)致人員受傷。在低功率級別，異物僅會引起極其微弱的發(fā)熱，并不會產(chǎn)生重大的風(fēng)險。LTC4125 能檢測到金屬物體，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 顯示了一個采用特定組件的演示電路實例。該圖示出了當(dāng)兩個線圈之間存在特定的偏移或間隔量時會發(fā)生什么。在變壓器中，耦合系數(shù)通常介于 0.95 和 1 之間。在無線功率傳輸系統(tǒng)中，0.8 至 0.05 的耦合系數(shù)是很常見的。在圖2 中，線圈偏移(單位：毫米) 示于 x 軸。在 y 軸上顯示了兩個線圈之間的間隔(也以毫米為單位)。
因此，對于 1W 的電池充電功率，假如兩個線圈完全垂直對準(zhǔn)(比如，線圈偏移為零)，則兩個線圈的間隔距離最大可為 12mm。功率越高，兩個線圈必須越靠近和更精確地對準(zhǔn)?？砂l(fā)送功率可以通過電路元件的選擇進(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. 兩個線圈之間的偏移和間隔所產(chǎn)生的影響。
對于更長距離的無線功率傳輸，可使用 RF 功率傳輸。有工作在 ISM 頻段的測試裝置。不過，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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