CN101888103A - 一种为薄膜电池充电的非接触式射频充电装置 - Google Patents

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王皓轩
胡可
刘先年
傅正文
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Abstract

本发明属于电子器件类，为薄膜电池设计了相匹配的非接触式射频充电装置。本发明利用电波接收原理来给薄膜电池进行充电，包含电波发射和电波接收两个电路，充电装置的接收板能在距离发射源9cm处，提供4V的充电电压和20μA的充电电流。本发明的充电电压和充电电流均和薄膜电池充电所需的电压电流相匹配，非接触式充电方式为集成入密封体系的薄膜电池的充电提供便利，从而赋予薄膜电池更大的应用空间。

Description

一种为薄膜电池充电的非接触式射频充电装置
技术领域
本发明属电子器件领域，具体涉及一种用于针对于薄膜电池非接触式充电的充电装置。
背景技术
随着科学技术的不断进步，微电机械系统(MEMS)及民用电子器件如传感器、智能卡、便携式电子设备等众多领域迅猛发展，对与其匹配的化学电源及其充电装置提出了更高的要求。全固态薄膜锂离子电池体积和内阻小，比容量高，受到人们的关注。当薄膜电池集成在智能卡等便携式电子设备的电子线路上时，便可以赋予该设备更多的功能，由“被动卡”转变成为“主动卡”，从而实现更多的功能，例如卡与卡之间的数据交换。
在集成的体系有密闭等要求，或终端设备处于恶劣的环境、充电设备与终端设备存在相对运动、充电设备与终端之间存在无法避免的接触障碍等情况下，以接触为基础的传输技术(导线传输、金属接触等)则存在着明显的缺陷和不足，甚至无法使用。此时，如何对薄膜电池充电便成了一个难题，而非接触式充电就是一个很好的选择，由于可以利用较远距离的充电，避免了接触式带来的上述问题。同时利用电磁辐射传递能量进行充电，这已经在理论和实践中成为可能，从而使得电子设备的发展方向有了更多的选择。
发明内容
本发明的目的是提供一种为薄膜电池进行非接触式充电的装置，利用小功率的射频信号可以对薄膜电池进行射频充电。
本发明目的的实现基于电波发射-接收原理，通过电波产生-发射电路将能量无线发射，再通过电波接收电路接收能量，为电池充电。
本发明所提供的为薄膜电池进行非接触式充电的装置，由产生-发射电路和接收电路两部分组成，其设计原理图分别如附图1和附图2所示。
本发明所提供的为薄膜电池进行非接触式充电的装置，其产生-发射电路通过电路元件非门震荡产生方波，并用电容进行波形、频率调节，再通过电路元件进行预防大，经由一个电阻和一个电容后通过脉冲变压器耦合并推动功效管，通过100V-300V直流电压进行功率放大，最后通过电容隔离直流，用天线线圈发射。
本发明所提供的为薄膜电池进行非接触式充电的装置，其电波接收电路由天线接收电磁波，通过二极管阵列进行整流，使交流信号转换为直流信号，用以提供给薄膜电池充电。
本发明所提供的为薄膜电池进行非接触式充电的装置，利用电波接收原理来给薄膜电池进行充电，其非接触式充电方式为集成入密封体系(如智能卡)的薄膜电池的充电提供便利，从而赋予薄膜电池更大的应用空间。本发明的充电装置的接收端可以在距离发射源9cm处，提供4V的充电电压和20μA的充电电流。
附图说明
图1、产生-发射电路部分设计原理示意图
图2、电波接收电路部分设计原理示意图
图3、产生-发射电路部分电路图
图4、电波接收电路部分电路图
图5、发射电磁波示波器图
具体实施方案
以下结合具体的实施例，对本发明做进一步的阐述。实施例仅用于对本发明做说明而不是对本发明的限制。
实施例：
本实施例的电波产生-发射电路部分和电波接收电路部分的电路图如附图3和附图4所示，其中发射板上的天线以及接收板为一家电路加工厂商定制的元件。发射电路装配在外涂绝缘漆的金属箱中，体积约为25*20*13.5(cm3)。
测试用薄膜电池结构为：以SiO2为衬底，用LiFe(WO4)2、LiPON和金属Li一起构成整个微电池的体系。所制薄膜电池比容量达20-100μAh/cm2，工作电压2.2V，循环性能良好，薄膜电池有效部分(电极和固态电解质)厚度小于20μm。
利用示波器测得发射信号见附图5，检测结果显示其信号为高频谐波，频率为3.33MHz。用万用表测试非接触式充电装置的充电电压以及充电电流(开路时测电压，连接电池时测电流)，结果见下表。由于测试用薄膜电池的充电适合电位为4V，其工作电流为100μA左右，于是选择发射和接收元件距离为9cm处对薄膜电池进行充电，此时本装置可以提供4V的充电电压以及20μA的充电电流。
上述性能表明，本发明中的电路装置是一类非接触式充电装置，可以为薄膜电池充电。
表：非接触式射频充电装置电流电压与距离之间的关系
  组号   距离(cm)  电压(V)  电流(μA)
  1   6.0  8.0  81
  2   7.0  7.3  60
  3   8.0  5.5  35
  4   9.0  4.5  24
  5   10.0  3.6  15
  6   11.0  3.1  10

Claims (4)

1.一种为薄膜电池充电的非接触式射频充电装置，其特征在于，由产生-发射电路和接收电路两部分组成，所述的产生-发射电路通过电波将能量无线发射，接收电路通过电波接收能量，为电池充电。
2.根据权利要求1所述的为薄膜电池充电的非接触式射频充电装置，其特征在于产生-发射电路产生方波，进行波形、频率调节，经预防大后再由直流电压进行功率放大，最后用天线线圈发射。
3.根据权利要求1所述的为薄膜电池充电的非接触式射频充电装置，其特征在于电波接收电路由天线接收电磁波，通过二极管阵列进行整流，使交流信号转换为直流信号，用以提供给薄膜电池充电。
4.根据权利要求1所述的为薄膜电池充电的非接触式射频充电装置，其特征在于所述装置提供3V-8V的充电电压和10μA-80μA的充电电流用于薄膜电池充电。
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