近距离无线充电设计揭秘：详解+原理图

　　2 无线充电器电能接收与充电控制部分

　　正常情况下，接收线圈L2与发射线圈L1相距不过几cm，且接近同轴，此时可获得较高的传输效率。电能接收与充电控制电路单元的原理如图3所示。

图3无线电能接收器电路图

　　L2感应得到的1.6MHz的正弦电压有效值约有16V(空载)。经桥式整流(由4只1N4148高频开关二极管构成)和C5滤波，得到约20V的直流。作为充电控制部分的唯一电源。

　　由R4、RP2和TL431构成精密参考电压4.15V(锂离子电池的充电终止电压)经R12接到运放IC的同相输入端3；当IC2的反相输入端2低于4.15V时(充电过程中)，IC3输出的高电位一方面使Q4饱和从而在 LED2两端得到约2V的稳定电压(LED的正向导通具有稳压特性)，Q5与R6、R7便据此构成恒流电路I0=2-0.7R6+R7，另一方面R5使 Q3截止，LED3不亮。

　　当电池充满(略大于4.15V)时，IC3的反相输入端2略高于4.15V，运放便输出低电位，此时Q4截止，恒流管Q5因完全得不到偏流而截止，因而停止充电。同时运放输出的低电位经R8使Q3导通，点亮LED3作为充满状态指示。

　　两种充电模式由R6、R7决定。这个非序列值可以在E24序列电阻的标称值为918的电阻中找到，就用918的也行。

　　如果作为产品设计，这部分电路应当尽可能微型化(电流表电压表只是在实验品中调试时用，产品中不需要)，最好成为电池的附属电路。

　近距离无线充电主要元器件选择

　　●电源变压器T1：5VA18V，这里利用现有的双18V的，经整流滤波后得到约24V的直流

　　●继电器J：DC24V，经测量其可靠吸合电流为13mA

　　●保险管FUSE：快速反应的1A

　　●可调电阻RP1和RP2：用精密可调的

　　●谐振电容C8：瓷介电容耐压不小于63V

　　●整流桥D5-D8：用高频开关管1N4148

　　●精密电压源：TL431

　　●运放IC3：OPA335，TI公司的轨对轨精密单运放

　　●晶体管Q3、Q4和Q5：要求漏电流小于0.1uA，放大倍数大于200，图中已标型号

　　●发光管LED2：普亮(红)，正向VA特性尽可能陡直(动态电阻小，稳压特性好)

　　●发送线圈L1：用U1mm的漆包线在U66mm的圆柱体(易拉罐正好)上密绕20匝，用502胶适当粘接，脱胎成桶形线圈

　　●接收线圈L2：用U0.4mm的漆包线在同样的圆柱体上密绕20匝，脱胎后整理成密圈形然后粘接固定。这是为了使接收单元尽可能薄型化

　　近距离无线充电器调试要点

　　在发送单元的FUSE1回路上串入电流表，以保持监测。按以下顺序调试。

　　1 调工作频率

　　调PR1使F1-F2产生的方波频率与C8L1的谐振频率一致。此时电流表的读数最小，接收线圈L2所得的感应电压最大，暂不接被充电池BT2

　　2 调基准电压

　　保持L1与L2相距2cm并同轴，此时C5两端的直流电压应当有18-20V。调RP2使其两端电压为4.15V，这就是锂离子电池的充电终止电压。改变L1与L2的间距，在0-6cm之间基准电压应当恒定为4.15V。任何一项调试必须在保证其他条件不变的情况下进行。

　　3 调充电控制

　　增大L1与L2的间距(约55mm)，使C5两端的直流电压降为8V.或者关掉发送单元，在C5两端接上8V的实验电源。

　　在运放输出高电位的情况下，将R10换成5M的电位器，由大往小调，在能保证Q4完全饱和的情况下，对其电阻的最大值取3/4，成为调定的R10.这是为了即保证控制可靠，又要尽可能省电。

　　4 调充满显示

　　●在运放输出高电位时，保证Q3截止(LED3不亮)的前提下，R5取最大。

　　●在运放输出低电位时，在LED3中串入电流表，调R8使电流表读数为0.5mA，此时LED3有足够的亮度(方法同4-3，目的同4-3)。

　　●这样，接收单元的充电控制电路总耗电不到2mA.其中R4支路有1mA左右，Q3和Q4有0.5mA(Q3和Q4不会同时导通)，IC2耗电更小(小于0.01mA)。

　　近距离无线充电器性能测试

　　应保证L1与L2附近没有其他金属或磁介质。

　　1 耦合性能

　　在接收单元空载(不接被充电池)情况下，保持L1与L2同轴，改变L1-L2间距，测量接收单元C5两端电压DCV；在5cm内，充电控制电路能保证准确可靠的工作，6cm仍可充电。

　　2 充电控制

　　●保持L1与L2同轴并固定于相距2cm，接上待充电池，并接上电压表。

　　●断开SW，电流表读数为10mA，此为慢充电工作方式；接通SW，电流表读数为30mA，此为快充电工作方式。

　　●当充电使电压表读数达到4.15V时，LED3熄且LED2亮，同时电流表读数为零，表明电池BT2已被充满并自动停止充电，并且显示这一状态。

　　●测试时，被充电池可用一只20000uF电容代替，以缩短充电时间便于测试。

　　3 换能效率

　　仍保持L1与L2同轴相距2cm，充电器分别工作于快充、慢充和停充，测量。

　　4 电源切换

　　●断开S1，继电器复位，由直流电源BT1供电；接通S1，继电器吸合，由交流电源供电，此时BT1被断开。

　　●两种供电方式对以上测试结果完全相同。S3用于两种供电方式的人工切换或强行用直流，一般处于接通状态。