筆記本電腦無線電源的DIY制作
筆記本電腦無線電源面臨的問題
筆記本電腦的有線電源通常為20V/3A左右。對于一般常見的開關(guān)電源來說,加上一些損耗,這個(gè)電源的貯備功率要求在70W以上,這是一個(gè)瓶頸值。在這個(gè)有線電源的功率接近極限值的情況下,要用無線電源來實(shí)現(xiàn)與有線電源相同的供電和充電功能,無疑是一個(gè)極大的技術(shù)挑戰(zhàn),將面臨以下多方面的技術(shù)問題:
1.功率問題
2.效率問題
3.渦流問題
4.EMC問題
5.結(jié)構(gòu)問題
無線供電與有線供電在物理上的主要區(qū)別是:無線供電不與用電器有物理上的連接,如果把有線供電的變壓器耦合看作一個(gè)封閉系統(tǒng),那么無線供電必須是一個(gè)開放式系統(tǒng),即能量不是通過變壓器磁芯來耦合,而是以電磁波輻射的方式由發(fā)射端經(jīng)過一段距離后傳到接收端,因此損耗比有線電源大得多,效率也低得多,更為麻煩的是隨之而來的渦流問題、EMI和EMC問題就顯得十分突出——在這樣強(qiáng)大功率的磁場下,渦流可能會(huì)導(dǎo)致筆記本電腦內(nèi)部的元件尤其是芯片類(包括CPU)嚴(yán)重發(fā)熱,甚至損壞;同時(shí),由于巨大的電磁輻射,可能會(huì)對筆記本電腦本身、電源網(wǎng)絡(luò)以及周邊環(huán)境造成嚴(yán)重干擾,甚至威脅。另外,筆記本電腦是一個(gè)集成度很高的便攜式產(chǎn)品,內(nèi)部空間極為有限,因此,要求無線電源必須重量輕、體積小,才有可能嵌入筆記本電腦內(nèi)部。
圖1
點(diǎn)磁共振芯片介紹
所幸的是,芯片VOX330MP05S和VOX20K3A使筆記本電腦的無線供電成為可能。這是一對基于電磁共振的專用大功率發(fā)射和大功率接收IC,具有較高的發(fā)射和接收效率,其外觀見圖1。
VOX330MP05S是一塊3腳封裝(與TO-220相當(dāng))的電磁共振專用發(fā)射芯片,具有高達(dá)100W的發(fā)射能力,而體積只有22mm×12mm×9.5mm,它的第1腳為電源端,工作電壓9~12V,3腳為地,2腳為輸出端,IC內(nèi)建振蕩器、電壓比較器、功率限幅器、推動(dòng)電路和功率輸出管,其輸出端可承受1000V以上的高壓脈沖,非常適用于高壓驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。圖2就是利用220V~整流后給電磁共振回路供電的一個(gè)實(shí)例。
圖中C4、T1和C3組成濾波網(wǎng)絡(luò),串聯(lián)于電網(wǎng)與發(fā)射電路之間,作用是用于吸收發(fā)射電路中的諧波反饋到電網(wǎng)上,也可以防止電網(wǎng)上的浪涌電壓對發(fā)射電路的影響。4個(gè)二極管和C2為整流、濾波電路,直接將220V~的市電整流得到一個(gè)約300V的直流電壓,這個(gè)電壓經(jīng)L1和C1組成的并聯(lián)諧振回路加到VOX330MP05S的輸出端,圖中DC為一個(gè)12V/100mA的電源轉(zhuǎn)換模塊,為IC1提供工作電壓。
VOX20K3A是一塊五腳厚膜封裝電路,尺寸為33mm×30mm×6.3mm,內(nèi)部集中了電磁共振所需要的相位檢測、電壓檢測、電流檢測、功率校正等功能,其應(yīng)用的工作原理圖見圖3。
VOX20K3A需要提供一個(gè)5V的工作電壓,工作電流約30mA,可由LM78L05提供,2腳上的硅穩(wěn)壓管決定了整個(gè)電源的輸出電壓,關(guān)系為:Vout = DW + 1.2V ,因此,不同的穩(wěn)壓管將得到不同的輸出電壓,但穩(wěn)壓管必須在9~24V之間選擇。A1和A2分別為補(bǔ)償輸入和輸出端,C1為輸入電容,L1和L2為兩個(gè)串聯(lián)的接收線圈,也可以用一個(gè)線圈代替,VD1和VD2為整流管,選用快速管或肖特基管,電流大于3A即可。L3、L4及C4~C9為濾波電路,用于減少紋波,穩(wěn)定電壓。
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