經典微距離無線充電器創新設計方案詳解

　　諧振電容C8）））瓷介電容耐壓不小于63V.

　　整流橋D5-D8）））用高頻開關管1N4148.

　　精密電壓源）））TL431.

　　運放IC3）））OPA335，TI公司的軌對軌精密單運放。

　　晶體管Q3、Q4和Q5）））要求漏電流小于0.1uA，放大倍數大于200，圖中已標型號。

　　發光管LED2）））普亮（紅），正向VA特性盡可能陡直（動態電阻小，穩壓特性好）。

　　發送線圈L1）））用U1mm的漆包線在U66mm的圓柱體（易拉罐正好）上密繞20匝，用502膠適當粘接，脫胎成桶形線圈。

　　接收線圈L2）））用U0.4mm的漆包線在同樣的圓柱體上密繞20匝，脫胎后整理成密圈形然后粘接固定。這是為了使接收單元盡可能薄型化。

　　4 調試要點

　　在發送單元的FUSE1回路上串入電流表，以保持監測。按以下順序調試。

　　4.1 調工作頻率

　　調PR1使F1-F2產生的方波頻率與C8L1的諧振頻率一致。此時電流表的讀數最小，接收線圈L2所得的感應電壓最大，暫不接被充電池BT2

　　4.2 調基準電壓

　　保持L1與L2相距2cm并同軸，此時C5兩端的直流電壓應當有18-20V.

　　調RP2使其兩端電壓為4.15V，這就是鋰離子電池的充電終止電壓。改變L1與L2的間距，在0-6cm之間基準電壓應當恒定為4.15V.

　　任何一項調試必須在保證其他條件不變的情況下進行。

　　4.3 調充電控制

　　增大L1與L2的間距（約55mm），使C5兩端的直流電壓降為8V.或者關掉發送單元，在C5兩端接上8V的實驗電源。

　　在運放輸出高電位的情況下，將R10換成5M的電位器，由大往小調，在能保證Q4完全飽和的情況下，對其電阻的最大值取3/4，成為調定的R10.這是為了即保證控制可靠，又要盡可能省電。

　　4.4 調充滿顯示

　　在運放輸出高電位時，保證Q3截止（LED3不亮）的前提下，R5取最大。

　　在運放輸出低電位時，在LED3中串入電流表，調R8使電流表讀數為0.5mA，此時LED3有足夠的亮度（方法同4-3，目的同4-3）。

　　這樣，接收單元的充電控制電路總耗電不到2mA.其中R4支路有1mA左右，Q3和Q4有0.5mA（Q3和Q4不會同時導通），IC2耗電更小（小于0.01mA）。

　　5 性能測試

　　應保證L1與L2附近沒有其他金屬或磁介質。

　　5.1 耦合性能

　　在接收單元空載（不接被充電池）情況下，保持L1與L2同軸，改變L1-L2間距，測量接收單元C5兩端電壓DCV.

　　在5cm內，充電控制電路能保證準確可靠的工作，6cm仍可充電。

　　5.2 充電控制

　　保持L1與L2同軸并固定于相距2cm，接上待充電池，并接上電壓表。

　　斷開SW，電流表讀數為10mA，此為慢充電工作方式；接通SW，電流表讀數為30mA，此為快充電工作方式。

　　當充電使電壓表讀數達到4.15V時，LED3熄且LED2亮，同時電流表讀數為零，表明電池BT2已被充滿并自動停止充電，并且顯示這一狀態。

　　測試時，被充電池可用一只20000uF電容代替，以縮短充電時間便于測試。

　　5.3 換能效率

　　仍保持L1與L2同軸相距2cm，充電器分別工作于快充、慢充和停充，測量。

　　5.4 電源切換

　　斷開S1，繼電器復位，由直流電源BT1供電；接通S1，繼電器吸合，由交流電源供電，此時BT1被斷開。

　　兩種供電方式對以上測試結果完全相同。

　　S3用于兩種供電方式的人工切換或強行用直流，一般處于接通狀態。

　　6 結語

　　作為可行性探索實驗的樣機，本設計僅針對100mAh左右的小容量鋰離子電池和鋰聚合物電池，適用于MP3、MP4和藍牙耳機等袖珍式數碼產品。將它推廣到大容量電池，并不存在原則性的障礙。當然，從實驗室的樣機到市場中的產品，可能還有比較漫長和艱難的工作，如電磁輻射的泄漏問題，成本控制與產品工藝，以及市場切入與消費啟動等。