電力的無線傳輸具有許多優點。例如,它使容易出錯的插頭觸點變得多余。設備可以內置在防止濕氣進入的外殼中。用戶也不必為插入電纜而煩惱。大多數無線電力傳輸應用都位于便攜式設備中的電池充電領域。
該領域有一些既定標準。然而,有許多應用不需要標準,因此可以使用單獨優化的電力傳輸。圖1顯示了一種電感式功率傳輸概念。兩個線圈靠近在一起,并在初級線圈中產生交流電。通過產生的磁場,在次級線圈中感應出交流電,就像在變壓器中一樣。
圖1.帶初級側控制和接收器的感應式電力傳輸概念。
原則上,主發射器可以用一個簡單的振蕩器和幾個分立元件來構建。這適用于低功率水平的傳輸。對于更高的功率,應使用集成發送器電路,例如ADI公司的LTC4125。發射器非常精確地調整到給定的諧振頻率。這使得特定組件可以實現最大的功率傳輸。LTC4125 還可以檢測初級線圈上的異物。例如,如果將一塊金屬固定在線圈上,則會在金屬中形成渦流。它們會加熱金屬,尤其是在高功率的情況下,會導致受傷。在低功率水平下,異物只會引起最小的熱量,并且不會帶來重大風險。LTC4125 能夠檢測金屬物體,然后降低功率或中斷功率傳輸。
為了節省能源,LTC4125 能夠根據次級側的功率要求調整發射功率。
圖2所示為具有特定元件的演示電路示例。該圖顯示了當兩個線圈偏移或按特定量分開時會發生什么。在變壓器中,耦合系數通常在0.95和1之間。在無線電力傳輸系統中,耦合系數通常為0.8至0.05。在圖2中,線圈偏移(以毫米為單位)顯示在x軸上。兩個線圈之間的間距(也以毫米為單位)顯示在 y 軸上。因此,如果兩個線圈完全垂直對齊(例如,線圈偏移為零),電池充電功率為1 W,則兩個線圈之間的距離可達12 mm。功率越高,兩個線圈必須越緊密、越精確地對齊??蓚鬏敼β士梢酝ㄟ^選擇電路元件來調節。但是,線圈偏移和線圈間距之間的關系將類似于示例中所示的關系。
圖2.兩個線圈之間的偏移和間距的影響。
對于更遠距離的無線電力傳輸,可以使用RF功率傳輸。有一些測試設置在ISM頻段工作。然而,可傳輸功率和傳輸效率遠低于此處描述的電感耦合方法。
審核編輯:郭婷
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