无线功率传输

图 1. 具有原边控制和接收器的感应式功率传输概念。

原则上，原边发送器可采用一个简单的振荡器和少量分立组件构建而成。这对于低功率级别的传输是十分有效的。对于较高的功率，应采用一个诸如 Analog Devices 的 LTC4125 等集成化发送器电路。发送器非常精确地调节到给定的谐振频率。这使得可利用特定的组件实现最大功率传输。LTC4125 还能检测原边线圈上的异物。例如，倘若一块金属紧靠在线圈上，就会在该金属中形成涡流。它们使这块金属升温(尤其是在高功率的场合)，并会导致人员受伤。在低功率级别，异物仅会引起极其微弱的发热，并不会产生重大的风险。LTC4125 能检测到金属物体，然后降低功率或中断功率传输。

为节省电能，LTC4125 可依据副边的功率要求调整发送功率。

图 2 显示了一个采用特定组件的演示电路实例。该图示出了当两个线圈之间存在特定的偏移或间隔量时会发生什么。在变压器中，耦合系数通常介于 0.95 和 1 之间。在无线功率传输系统中，0.8 至 0.05 的耦合系数是很常见的。在图 2 中，线圈偏移(单位：毫米) 示于 x 轴。在 y 轴上显示了两个线圈之间的间隔(也以毫米为单位)。因此，对于 1 W 的电池充电功率，假如两个线圈完全垂直对准(比如，线圈偏移为零)，则两个线圈的间 隔距离最大可为 12 mm。功率越高，两个线圈必须越靠近和更精确地对准。可发送功率可以通过电路元件的选择进行调整。然而，线圈偏移和线圈间隔之间的关系将与例中所示的相似。

图 2. 两个线圈之间的偏移和间隔所产生的影响。

F对于更长距离的无线功率传输，可使用 RF 功率传输。有工作在 ISM 频段的测试装置。不过，与这里所述的感应式耦合方法相比，它们的可发送功率和传输效率要低得多。

作者



Frederik Dostal

Frederik Dostal曾就读于德国埃尔兰根-纽伦堡大学微电子学专业。他于2001年开始工作，涉足电源管理业务，曾担任多种应用工程师职位，并在亚利桑那州凤凰城工作了4年，负责开关模式电源。他于2009年加入ADI公司，现担任位于德国慕尼黑的ADI公司的电源管理现场应用工程师。