CN102280944A - 磁共振式无线供电电路 - Google Patents

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戴文彬
蒲庆
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Abstract

本发明提供了一种磁共振式无线供电电路，其包括发送器和接收器，所述发送器包括振荡电路，驱动电路，辅助电路，控制模块，检测电路，调谐电容以及发送线圈；所述接收器包括接收线圈，整流电路，稳压电路，调谐电容。本发明的磁共振式无线供电电路利用电磁波的共振进行电能传输，突破了传统的有线供电模式，实现了安全有效的隔物供电、隔水供电和移动供电等，同时还可以实现无线数据通讯，其结构简单，成本低，易于实现，并且传输效率高，应用范围广。

Description

磁共振式无线供电电路
技术领域
本发明涉及一种供电电路，特别地，涉及一种磁共振式无线供电电路。
背景技术
传统的电器设备供电方式大多数是采用有线供电方式，也有采用电池供电的无线供电方式。有线供电装置均需要与用电设备进行连接之后方可进行供电。在某些情况下，有线供电给用户带来一定的不便，且有线供电存在着一定的安全隐患。另外，由于客观用电条件的限制，上述供电装置的能量利用率和能量传输效率相对偏低，造成了一定的能源浪费。电池供电方式必须在设备内安装电池，电池容量有限，因此需要频繁更换电池，或经常充电，这给用户的具体使用带来很多不便，容易出现电量不足而无法及时供电的问题。
共振是一种非常高效的传输能量方式。两个振动频率相同的物体之间可以高效传输能量，而对不同振动频率的物体几乎没有影响。根据共振的特性，能量传输都是在共振系统内部进行，对共振系统之外的物体不会产生什么影响。譬如，几个厚度不同的玻璃杯不会在同一频率的声音的作用下同时炸碎。在一个由发送端和接收端组成的具体的共振系统中，将发送端和接收端的线圈调校为一个磁共振系统，当发送端产生的振荡磁场频率和接收端的固有频率相同时，接收端就会产生共振，从而实现了能量的传输。当发射端通电时，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振，从而以很小的消耗来传输能量。其中，发射端磁场的强度和地球磁场强度相似，其对人体和其他设备均不会产生不良影响。
另外，无线供电技术是一种新型的电能传输技术，它不同于传统的供电方式，采用无线的方式为用电设备提供电力。无线供电技术有两大特点：一、让电器与电源完全分离，使电器在安全性、灵活性、密封性、美观性等方面的表现更加出众；二、可以透过所有非金属物质来传递电力，如水、空气、木材、塑料、玻璃甚至土壤等，从而实现隔物供电，而这是有线供电无法做到的。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种磁共振式无线供电电路，其利用磁共振原理，实现无线供电，从而达到安全、高效、节能的供电要求。
为了实现上述目的，本发明提供了一种磁共振式无线供电电路，包括发送器和接收器，所述发送器包括振荡电路，驱动电路，辅助电路，控制模块，检测电路，调谐电容以及发送线圈，其中所述振荡电路用于产生电磁振荡所需的交变电流，所述驱动电路用于产生电磁振荡，控制模块用于对整个发送器的操作进行控制，所述检测电路用于检测接收器的位置，所述调谐电容用于调节所发送振荡磁场的频率，所述发送线圈用于发送所产生的磁场能量；所述接收器包括接收线圈，整流电路，稳压电路和调谐电容，其中，所述接收线圈用于接收所传送的电磁磁场能量，所述整流电路用于将接收到的交流电压转换成直流电压，所述稳压电路用于输出稳定电压，所述调谐电容用于调节所述接收线圈接收到的电磁波的频率。
上述的磁共振式无线供电电路，其中，发送器的输入电压为5-36V。
上述的磁共振式无线供电电路，其中，接收器的输出电压为0-60V。
上述的磁共振式无线供电电路，其中，所述磁共振式无线供电电路的能量传输效率最高为70％。
上述的磁共振式无线供电电路，其中，在发送器中还包括一信号调制器，将一定频率的调制信号叠加到发射波中，在接收器中还包括一信号解调器，对叠加到发射波上的一定频率的调制信号进行解调。
因此，本发明的磁共振式无线供电电路利用电磁波的共振进行电能传输，突破了传统的有线供电模式，实现了安全有效的隔物供电、隔水供电和移动供电等，同时还可以实现无线数据通讯，其结构简单，成本低，易于实现，并且传输效率高，应用范围广。
附图说明
图1是本发明的一种磁共振式无线供电电路的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步详细的解释。
图1为本发明的一种磁共振式无线供电电路的结构框图。无线供电是以电磁共振为基础，当发射端线圈发出的电磁磁场频率与接收端线圈的谐振频率一致时，两个线圈之间就会产生共振，从而实现了能量的传递，即电能从发送端传输到接收端。
该无线供电电路包括发送器和接收器。其中，发送器包括振荡电路，驱动电路，发送线圈，辅助电路，控制模块，检测电路和调谐电容。其中，振荡电路用于将外部输入的电流转换为用于产生电磁振荡所需要的交变电流，振荡电路所产生的交变电流在驱动电路中产生电磁振荡，发送线圈则将发送器产生的磁场能量传送出去，连接在发送线圈上的调谐电容则用于调节所发送振荡磁场的本征频率，以使其与接收器的接收线圈的谐振频率相一致，从而保证能量的有效传输，控制模块则用于对发送器的各个部分的操作进行控制。其中包含的检测电路用于检测接收器的位置。上述磁共振式无线供电只能在有限的范围内进行。当发送器和接收器之间的位置超出一定范围后，上述磁共振式无线供电便无法实现。
接收器包括接收线圈，整流电路，稳压电路和调谐电容。其中，接收线圈用于接收发送器发送过来的电磁波，当发送线圈发出的电磁波频率和接收线圈的谐振频率一致时，共振现象便产生，因而便在接收线圈中产生了电流，完成了能量的传输。接着整流电路用于将接收到的交流电压转换成直流电压，再经过稳压电路，从而在输出端输出稳定的电压，从而根本上实现了磁共振式无线供电。
同时，还可以利用发送器和接收器之间的电磁波传输来进行一些信息的传送，从而在传递能量的同时，进一步可以实现信息的传递，使得该磁式共振供电电路得到全面的开发应用。首先，在发送器中包括一信号调制器，将需要传送的信号调制到发送的电磁波上，从而将上述信号传送到接收器。相应地，在接收器中包含一信号解调器，其将接收到的电磁波上的信号解调，从而在接收端得到所传输的信号。
通常，发送器的输入电压为5-36V，而接收器的输出电压为0-60V。由于该磁共振式无线供电电路是利用电磁共振进行能量的传输，而电磁共振中能量的损耗是比较小的，所以该磁共振式无线供电电路的能量传输效率最高可达70％。因此，利用电磁共振进行能量传输不仅摆脱了传统的有线传输的不便，能够进行隔物，隔水和移动供电，而且还实现了能量的高效传输，能够广泛的应用于各个领域。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该磁共振式无线供电电路进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种磁共振式无线供电电路，包括发送器和接收器，其特征在于，
所述发送器包括振荡电路，驱动电路，辅助电路，控制模块，检测电路，调谐电容以及发送线圈，其中所述振荡电路用于产生电磁振荡所需的交变电流，所述驱动电路用于产生电磁振荡，控制模块用于对整个发送器的操作进行控制，所述检测电路用于检测接收器的位置，所述调谐电容用于调节所发送振荡磁场的频率，所述发送线圈用于发送所产生的磁场能量；
所述接收器包括接收线圈，整流电路，稳压电路和调谐电容，其中，所述接收线圈用于接收所传送的电磁磁场能量，所述整流电路用于将接收到的交流打压转换成直流电压，所述稳压电路用于输出稳定电压，所述调谐电容用于调节所述接收线圈接收到的电磁波的频率。
2.根据权利要求1所述的磁共振式无线供电电路，其特征在于，发送器的输入电压为5-36V。
3.根据权利要求1所述的磁共振式无线供电电路，其特征在于，接收器的输出电压为0-60V。
4.根据权利要求1所述的磁共振式无线供电电路，其特征在于，所述磁共振式无线供电电路的能量传输效率最高为70％。
5.根据权利要求1所述的磁共振式无线供电电路，其特征在于，在发送器中还包括一信号调制器，将一定频率的调制信号叠加到发射波中，在接收器中还包括一信号解调器，对叠加到发射波上的一定频率的调制信号进行解调。
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