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[分享] 无线电力传输

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发表于 2022-12-22 12:26:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

电力的无线传输具有许多优点。例如,它使容易出错的插头触点变得多余。设备可以内置在防止湿气进入的外壳中。用户也不必为插入电缆而烦恼。大多数无线电力传输应用都位于便携式设备中的电池充电领域。


该领域有一些既定标准。然而,有许多应用不需要标准,因此可以使用单独优化的电力传输。图1显示了一种电感式功率传输概念。两个线圈靠近在一起,并在初级线圈中产生交流电。通过产生的磁场,在次级线圈中感应出交流电,就像在变压器中一样。



图1.带初级侧控制和接收器的感应式电力传输概念。


原则上,主发射器可以用一个简单的振荡器和几个分立元件来构建。这适用于低功率水平的传输。对于更高的功率,应使用集成发送器电路,例如ADI公司的LTC4125。发射器非常精确地调整到给定的谐振频率。这使得特定组件可以实现最大的功率传输。LTC4125 还可以检测初级线圈上的异物。例如,如果将一块金属固定在线圈上,则会在金属中形成涡流。它们会加热金属,尤其是在高功率的情况下,会导致受伤。在低功率水平下,异物只会引起最小的热量,并且不会带来重大风险。LTC4125 能够检测金属物体,然后降低功率或中断功率传输。


为了节省能源,LTC4125 能够根据次级侧的功率要求调整发射功率。


图2所示为具有特定元件的演示电路示例。该图显示了当两个线圈偏移或按特定量分开时会发生什么。在变压器中,耦合系数通常在0.95和1之间。在无线电力传输系统中,耦合系数通常为0.8至0.05。在图2中,线圈偏移(以毫米为单位)显示在x轴上。两个线圈之间的间距(也以毫米为单位)显示在 y 轴上。因此,如果两个线圈完全垂直对齐(例如,线圈偏移为零),电池充电功率为1 W,则两个线圈之间的距离可达12 mm。功率越高,两个线圈必须越紧密、越精确地对齐。可传输功率可以通过选择电路元件来调节。但是,线圈偏移和线圈间距之间的关系将类似于示例中所示的关系。



图2.两个线圈之间的偏移和间距的影响。


对于更远距离的无线电力传输,可以使用RF功率传输。有一些测试设置在ISM频段工作。然而,可传输功率和传输效率远低于此处描述的电感耦合方法。


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