CN102005784A

CN102005784A - 一种无线充电系统

Info

Publication number: CN102005784A
Application number: CN2009100906547A
Authority: CN
Inventors: 林威廉
Original assignee: Beijing Huaqi Information Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Huaqi Information Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明公开了一种无线充电系统，包括供电装置和用电装置，供电装置包括电源连接单元、频率调节单元和主线圈单元；用电装置包括功能单元、稳压单元和的次线圈单元；电源连接器单元将供电装置和电源连接；频率调节单元将接收到的电流转换为特定频率的电流，并发送给主线圈单元，主线圈单元中特定频率交变的电流产生以特定频率变化的磁场；次线圈单元在主线圈单元的交变磁场中产生交变的感应电流，稳压单元将感应电流整流滤波后以用电装置的工作电压发送给功能单元的供电电路或充电电池。本发明的供电装置可以为工作电压不同的用电装置供电，通用性强；一个供电装置就可以为各种用电装置供电，为用户节省了购买多种供电装置的资金，方便了用户的使用。

Description

一种无线充电系统

技术领域

本发明涉及一种充电系统，尤其涉及一种无线充电系统。

背景技术

现代生活中，电子装置的种类越来越多，而电子装置充电接口各不相同，因此，需要为各种电子装置配备不同的充电器。这样用户需充电时，需要为不同品牌不同型号的电子装置挑选合适的充电器，而一旦没有找到合适接口的充电器，电子装置就无法充电，用户在遇到急需使用电子装置时会非常麻烦。同时，用户需要购买多种型号接口的充电器，会花费很多金钱，使用时也需要从众多充电器中重新匹配挑选，而且充电器和电子装置充电过程需要多次插拔，长时间的使用会造成电子装置接口的损坏，进一步的造成电子装置的报废。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线充电系统，利用无线充电的方式为随身电子装置充电，改变电子装置和充电器接口必须匹配的充电规则。

本发明的技术方案如下：

一种无线充电系统，包括供电装置和用电装置，其中，

所述供电装置包括依次连接的电源连接单元、频率调节单元和主线圈单元；所述用电装置包括依次连接的功能单元、稳压单元和次线圈单元；

所述供电装置的电源连接器单元将所述供电装置和电源连接，将接收的电流发送给所述频率调节单元；所述频率调节单元将接收到的电流转换为特定频率的交变的电流，并发送给所述主线圈单元；所述主线圈单元中特定频率的交变的电流产生以特定频率变化的磁场；

所述用电装置的次线圈单元在所述主线圈单元的交变磁场中产生交变的感应电流，所述稳压单元将感应电流整流滤波后以用电装置的工作电压发送给所述功能单元的供电电路或充电电池。

与现有技术相比，本发明提供了一种无线充电系统。无线充电系统中的供电装置包括能够产生交变磁场的主线圈单元，无线充电系统的用电装置包括能够在主线圈单元变化的磁场中感生交变电流的次线圈单元；本发明的供电装置和用电装置通过电磁感应实现电能的传输，供电装置和用电装置之间不需要特定的接口就能够实现电能的供应，摒弃了现有技术供电装置和用电装置必须在接口匹配之后才能实现供电的弊端；而且本发明的供电装置可以为工作电压不同的用电装置供电，通用性强；本发明一个供电装置就可以为各种用电装置供电，为用户节省了购买多种供电装置的资金，方便了用户的使用。

附图说明

图1为本发明无线充电系统的功能框图；

图2为本发明用电装置中承载次线圈薄片的结构示意图；

图3为本发明用承载多层多匝次线圈贴膜的横截面示意图；

图4为本发明所述贴膜表面分布多个次线圈的示意图；

图5为本发明贴膜上次线圈缠绕第二磁芯的结构示意图；

图6为本发明贴膜上次线圈缠绕长条形薄片第二磁芯的结构示意图；

图7为本发明供电装置主线圈磁力线垂直于外壳表面的结构示意图；

图8为本发明用电装置次线圈位于供电装置主线圈内部的结构示意图；

图9为本发明用电装置位于供电装置环形磁通路上的结构示意图；

图10为本发明供电装置和用电装置通过闭合磁回路实现电磁感应的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

本发明提供的无线充电系统，如图1所示，包括供电装置100和用电装置200；所述供电装置100包括依次连接的电源连接单元110、频率调节单元120和主线圈单元130；所述用电装置200包括依次连接的功能单元210、稳压单元220和的次线圈单元230；所述主线圈单元130产生交变的磁场，所述次线圈单元230在所述主线圈113交变磁场中产生交变的感应电流，所述稳压单元220将感应电流整流滤波后，以用电装置的工作电压为所述功能单元210供电。本发明所述供电装置100和用电装置200通过所述主线圈单元130和次线圈单元230之间的电磁感应实现电能的无线传递。

本发明所述用电装置200可以是手机、MP3、视频播放器、PDA、数码相机、剃须刀、笔记本电脑等各种电子装置，所述电子装置还可以包括可充电的充电电池，所述充电电池可以是锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、氧化物电池等等，充电电池的电压有1.2V、2V、3.0V、3.75V等等各不相同。

所述功能单元210根据用电装置200的各异而不同，相对于手机，所述功能单元210就是手机信号收集和发送单元；相对于MP3，所述功能单元210就是音频播放单元，这里不再赘述。所述功能单元210还可以包括可充电的充电电池。

本发明所述用电装置200的稳压单元220将次线圈单元230上的交变电流转换为所述功能单元210工作所需的电压和直流电流。所述稳压单元220可以直接为所述功能单元210供电，也可以将稳压后的电流输送给所述功能单元210中的充电电池，为所述功能单元210中的充电电池充电。所述稳压单元220可以包括整流模块和/或滤波模块，整个稳压单元可以设置为薄芯片，该技术为现有技术。

所述次线圈单元230包括次线圈231，还可以包括第二磁芯232；若所述次线圈单元230包括第二磁芯232，所述次线圈231缠绕在所述第二磁芯232上；所述次线圈231用于在交变磁场中通过电磁感应作用得到交变电流，所述第二磁芯232可以提高所述次线圈231的电磁感应效率。所述次线圈231可以是FPCB、PCB、线圈以及铁氧体，形状为圆形、四边形或多边形。

本发明所述用电装置200的第一个实施例，如图2所示，所述用电装置200的稳压单元和220和次线圈单元230设置在绝缘材料制成的薄片240上。所述薄片240承载所述环绕的次线圈231以及薄芯片式的稳压单元220，所述次线圈231的两端通过所述稳压单元220引出两根电源连接头233。所述薄片240也可以只承载环绕的次线圈231，所述稳压单元220设置在功能单元210上。

所述次线圈231和稳压单元220设置在绝缘材料制成的薄片240上，这就构成了所述用电装置200主要的无线充电部件，也就是可以将无线充电部件制作成薄片式，这样易于安装在现有用电装置的功能单元上，可以方便地将有线充电的用电装置升级为无线充电的用电装置。所述薄片240可以通过螺钉固定在所述用电装置200上。

所述薄片240可以是贴膜，在所述贴膜和次线圈背对的表面上设置不干胶，使所述次线圈231通过不干胶粘贴在所述用电装置200的表面或者所述用电装置200充电电池的表面。所述两根电源连接头233可以连接在用电装置200的供电线路上或者充电电池的充电端子上。

所述次线圈231可以是在贴膜平面上绕置的单层多匝线圈，如图2所示。所述次线圈231也可以是在所述贴膜210上绕置的多层多匝线圈或者立体螺旋环绕的线圈，如图3所示。本发明所述次线圈231还可以有多个，通过串联或并联分别平铺在所述贴膜230的表面上，如图4所示。

本发明所述贴膜上设置所述第二磁芯232，所述次线圈231环绕所述第二磁芯232的方式有以下几种。首先，所述第二磁芯232可以单层多匝设置在所述贴膜上，所述次线圈231以螺旋式缠绕在所述第二磁芯232上，如图5所示。其次，如果所述贴膜为长条形，所述第二磁芯232可以设置为相应长条形薄片，所述次线圈231缠绕在所述长条形薄片第二磁芯232上，如图6所示。

本发明所述用电装置200中的稳压单元220和次线圈单元230可以设置在贴膜上，贴膜厚度小，而且方便将贴膜210设置在用电装置200的表面和用电装置200充电电池的表面，特别是如果贴膜210上设置不干胶，就能方便的将带有次线圈的贴膜贴在用电装置或充电电池的表面，方便在现有用电装置上增加用于无线充电的部件。

本发明所述供电装置100的所述电源连接单元110用于同电源连接，所述供电装置100的电源可以是直流电、交流电，可以是干电池、充电电池、太阳能电池，具体形式不做限制。所述电源连接器单元110将所述供电装置100和电源连接，进一步的所述电源连接单元可以包括整流模块和/或滤波模块。所述电源连接单元110可以对电源电流进行整流和/或滤波，并将处理后的电流发送给所述频率调节单元120。所述频率调节单元120将接收到的电流转换为特定频率的电流并发送给所述主线圈单元130。所述频率调节单元120具体的可以包括PWM控制器或者振荡电路。所述主线圈单元130包括主线圈131，所述主线圈131中以特定频率交变的电流产生以特定频率变化的磁场。

本发明所述供电装置100包括用于承载所述用电装置200的外壳140，所述外壳140内设置环绕的多匝主线圈131，如图7所示。所述外壳140内主线圈131的第一种实施例，所述主线圈311垂直于磁力线的横截面平行于所述外壳140放置所述用电装置200的表面，如图7所示。第一种实施例中，将设置有次线圈231的用电装置200放置在所述外壳330放置所述用电装置的表面上，所述次线圈231和所述主线圈311垂直于磁力线横截面相互平行。

所述外壳140内主线圈131的第二种实施例，可以在所述外壳140放置所述用电装置的表面设置凹槽，如图8所述，所述外壳140的凹槽位于所述主线圈131内部，所述带有次线圈231的用电装置200放置于所述外壳140的凹槽内，所述次线圈231和所述主线圈131的轴线平行，可以提高所述次线圈231和主线圈131的电磁感应效率。

所述外壳140内主线圈131的第三种实施例，所述主线圈单元130还包括第一磁芯132，所述主线圈131环绕在所述第一磁芯132上。所述第一磁芯132可以是具有开口的环形磁芯，如图9所示，所述外壳140放置用电装置200的表面设置和所述环形磁芯132开口相适配的凹槽，所述带有次线圈231贴膜的用电装置200放置于所述外壳140的凹槽中，使用电装置200的次线圈231位于环形磁芯的磁通路上，即所述第一磁芯132中交变磁力线能垂直于所述次线圈231的横截面，以提高所述主线圈131和次线圈231电磁感应的效率。

所述带有第一磁芯132的主线圈131和所述带有第二磁芯232的次线圈231电磁感应的原理如图10所示，所述第一磁芯132的两端和所述第二磁芯232的两端相互接触，使两个磁芯形成一个共通的磁芯，所述共通的磁芯作为磁力线闭合磁回路的介质，所述次线圈231位于所述主线圈131交变的磁场的范围内，磁芯的高导磁性提高所述主线圈131和次线圈231之间电磁感应效率。所述主线圈131可以使用绞合线，主线圈131螺旋环绕的方式可以是规则的螺旋密绕，也可以是乱绕，环绕的方式不做限制。

本发明的无线充电系统，通过向供电装置中的主线圈通入以特定频率变化的电流，主线圈产生交变的磁场，无线充电系统用电装置贴膜上的次线圈位于主线圈交变的磁场中会产生交变的电流；所述用电装置上的次线圈通过贴膜上的不干胶粘贴在用电装置表面或用电装置充电电池的表面，便于现有用电装置增加无线充电部件；用电装置的次线圈放置与供电装置的交变磁场范围内就可以充电，供电装置对用电装置充电不受特定接口的限制，不受用电装置工作电压不同的限制，一个供电装置可以为多个不同的用电装置供电或充电，使用方便，通用性好。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种无线充电系统，包括供电装置和用电装置，其特征在于，

所述供电装置的电源连接器单元将所述供电装置和电源连接，将接收的电流发送给所述频率调节单元；所述频率调节单元将接收到的电流转换为特定频率的交变电流，并发送给所述主线圈单元；所述主线圈单元中特定频率的交变电流产生以特定频率变化的磁场；

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述电源连接单元包括整流模块和/或滤波模块，对电源电流进行整流和/或滤波。

3.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述频率调节单元包括PWM控制器或者振荡电路。

4.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述供电装置包括放置用电装置的外壳，所述主线圈单元包括环绕的多匝主线圈。

5.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述主线圈垂直于磁力线的横截面平行于所述外壳放置所述用电装置的表面。

6.根据权利要求4所述无线充电系统，其特征在于，所述外壳放置所述用电装置的表面设置凹槽，所述凹槽位于所述主线圈的内部，所述凹槽用于放置所述带有次线圈的用电装置，所述次线圈和所述主线圈的轴线平行。

7.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述主线圈单元还包括第一磁芯，所述主线圈环绕在所述第一磁芯上。

8.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于，所述第一磁芯是具有开口的环形磁芯，所述外壳放置用电装置的表面设置和所述环形磁芯开口相适配的凹槽，所述放置于所述外壳凹槽中的用电装置的次线圈位于环形磁芯的磁通路上。

9.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述稳压单元设置为薄芯片，包括整流模块和/或滤波模块。

10.根据权利要求9所述的无线充电系统，其特征在于，所述用电装置包括绝缘材料制成的薄片，所述次线圈单元包括次线圈，所述薄片承载所述环绕的次线圈。

11.根据权利要求10所述的无线充电系统，其特征在于，所述薄片上还设置稳压单元，所述次线圈的两端通过所述稳压单元引出两根电源连接头。

12.根据权利要求11所述的无线充电系统，其特征在于，所述次线圈单元还包括第二磁芯，所述次线圈环绕在所述第二磁芯上。

13.根据权利要求12所述的无线充电系统，其特征在于，所述第二磁芯单层多匝设置在所述薄片上。

14.根据权利要求12所述的无线充电系统，其特征在于，所述第二磁芯为长条形。

15.根据权利要求12所述的无线充电线系统，其特征在于，所述次线圈为单层多匝、多层多匝或者立体环绕的线圈。

16.根据权利要求15所述的无线充电线系统，其特征在于，所述薄片为贴膜，所述贴膜与次线圈背对的表面上设置不干胶。

17.根据权利要求15所述的无线充电线系统，其特征在于，所述贴膜表面平铺多个串联或并联的次线圈。