CN102593957A - 一种无线充电发射端、接收端和无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电发射端、接收端和无线充电装置，其中，一种无线充电装置，包括无线充电发射端和无线充电接收端，无线充电发射端包括PWM控制单元、第一LC振荡单元、反馈信息处理单元和电源单元；无线充电接收端包括第二LC振荡单元、整流单元、充电单元和充电控制单元；第一LC振荡单元，用于经脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射，还用于接收无线充电接收端的反馈信息；反馈信息处理单元，用于根据反馈信息控制调整PWM控制单元产生的脉宽调制信号。本发明能够实现无线充电，还可根据不同的充电状态调整发射功率，使得电路功耗合理使用，从而节省能源。

Description

一种无线充电发射端、接收端和无线充电装置

技术领域

本发明涉及充电设备，尤其涉及一种无线充电发射端、接收端和无线充电装置。

背景技术

我们的手机、MP3和笔记本电脑等便携式电子设备进行充电主要采用的是一端连接交流电源，另一端连接便携式电子设备充电电池的传统充电方式。这种方式有很多不利的地方，如频繁的插拔很容易损坏接头，也可能带来触电的危险；另外现有技术中不能根据充电状态调整无线充电的发射功率，从而造成能源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中通过插接方式充电容易损坏接头、可能产生触电危险，同时不能根据充电状态调整电路的功耗而浪费能源的缺陷，提供一种无线充电发射端、接收端和无线充电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无线充电发射端，与无线充电接收端无线连接，其特征在于，包括：

PWM控制单元，用于产生并发出脉宽调制信号；

第一LC振荡单元，用于经所述脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射，还用于接收无线充电接收端的反馈信息；

反馈信息处理单元，用于根据所述反馈信息，判断无线充电接收端的充电状态，并控制调整所述PWM控制单元产生的脉宽调制信号；

电源单元，为所述PWM控制单元、所述第一LC振荡单元和所述反馈信息处理单元提供工作电压。

本发明所述的无线充电发射端，还包括显示单元，与所述电源单元和所述反馈信息处理单元连接、用于根据所述反馈信息处理单元得到的充电状态信息显示充电状态。

本发明所述的无线充电发射端中，所述显示单元包括用于显示充电未完成的红色发光二极管和显示充电已完成的绿色发光二极管。

本发明所述的无线充电发射端中，所述第一LC振荡单元采用单管驱动。

本发明所述的无线充电发射端中，所述第一LC振荡单元包括两个相同且独立的LC振荡单元。

本发明还提供了一种无线充电接收端，与无线充电发射端无线连接，包括：

第二LC振荡单元，用于接收无线充电发射端发送的电磁波；

整流单元，用于将接收的电磁波转换为直流电压；

充电单元，与所述整流单元连接、为负载充电；

充电控制单元，用于根据所述负载的充电状态，产生表示负载的充电状态的反馈信息；

所述第二LC振荡单元还用于将表示负载的充电状态的反馈信息发送给无线充电发送端。

本发明所述的无线充电接收端，还包括：

取样单元，用于读取负载的电压和电流；

所述充电控制单元，用于根据所述取样单元读取的电流和电压来判断负载充电的状态，产生表示负载的充电状态的反馈信息。

本发明还提供了一种无线充电装置，包括无线充电发射端和无线充电接收端，所述无线充电发射端包括：

PWM控制单元，用于产生并发出脉宽调制信号；

第一LC振荡单元，用于经所述脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射，还用于接收所述无线充电接收端的反馈信息；

反馈信息处理单元，用于根据所述反馈信息，判断所述无线充电接收端的充电状态，并控制调整所述PWM控制单元产生的脉宽调制信号；

电源单元，为所述PWM控制单元、所述第一LC振荡单元和所述反馈信息处理单元提供工作电压；

所述无线充电接收端包括：

第二LC振荡单元，用于接收所述第一LC振荡单元发送的电磁波；

整流单元，用于将接收的电磁波转换为直流电压；

充电单元，与所述整流单元连接、为负载充电；

充电控制单元，用于根据所述负载的充电状态，产生表示负载的充电状态的反馈信息；

所述第二LC振荡单元还用于将表示负载的充电状态的反馈信息发送给无线充电发送端。

本发明所述的无线充电装置中，所述无线充电接收端还包括：

取样单元，用于读取负载的电压和电流；

所述充电控制单元，还用于根据所述取样单元读取的电压和电流来判断负载充电的状态，以产生表示负载充电状态的反馈信息；

本发明所述的无线充电装置中，

所述无线充电发射端还包括显示单元，与所述电源单元和所述反馈信息处理单元连接、用于根据所述反馈信息处理单元得到的充电状态信息显示充电状态；所述显示单元包括用于显示充电未完成的红色发光二极管和显示充电已完成的绿色发光二极管；

所述第一LC振荡单元包括两个相同且独立的LC振荡单元，且均采用单管驱动。

本发明产生的有益效果是：通过无线充电发射端和无线充电接收端实现无线充电，避免接插充电所产生的插头磨损，也不会由于接插产生触电的危险；通过第一LC振荡单元接收无线充电接收端的反馈信息，反馈信息处理单元能根据反馈信息，判断无线充电接收端的充电状态，并控制调整PWM控制单元产生的脉宽调制信号，从而根据不同的充电状态调整发射功率，使得电路功耗合理使用，从而节省能源。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明较佳实施例无线充电发射端的结构示意图；

图2是本发明较佳实施例无线充电发射端部分电路图一；

图3是本发明较佳实施例无线充电发射端部分电路图二；

图4是本发明较佳实施例无线充电接收端的结构示意图；

图5是本发明较佳实施例无线充电接收端的电路图；

图6是本发明较佳实施例无线充电装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明较佳实施例无线充电发射端中，无线充电发射端，与无线充电接收端连接，包括电源单元110、PWM控制单元120和第一LC振荡单元130，其中，PWM控制单元120与电源单元110连接、用于产生并发出脉宽调制信号；第一LC振荡单元130，与电源单元110连接、用于经脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射。

进一步地，无线充电发射端还包括反馈信息处理单元122和显示单元140。第一LC振荡单元130还用于接收无线充电接收端的反馈信息，该反馈信息可以为数字信号；反馈信息处理单元122，用于根据反馈信息，与预先设定的值进行比较判断无线充电接收端负载的充电状态，在负载的充电状态为正常充电状态时，继续充电；若负载的充电状态为不正常如充电电压和电流都比较小，则控制调整PWM控制单元产生的脉宽调制信号的占空比，若无线充电接收端负载充电完成或者空载时，则关功率，停止发送脉宽调制信号，从而停止发射电磁波，进入待机状态，即低功耗状态，从而解决了空载损耗大问题，在空载时自动将电路切换到低功耗模式，以降低无用功率的损耗，从而节省能源。若设定了待机时间，则待机时间到达时，重新开始输出功率，发射电磁波。显示单元140，与电源单元110和反馈信息处理单元122连接、用于根据反馈信息处理单元122得到的充电状态信息显示充电状态，显示单元140包括用于显示充电未完成的红色发光二极管和显示充电已完成的绿色发光二极管。显示单元140还可以包括液晶显示屏，用于显示充电时间和/或待机时间。

进一步地，本发明较佳实施例中第一LC振荡单元130采用单管驱动LC振荡线圈，可有效减小驱动成本。第一LC振荡单元130可包括两个相同且独立的LC振荡单元，两个LC振荡单元均采用单管驱动，可以互为备用，也可同时使用，相应地，无线充电接收端可以设置两个充电端口，为负载进行充电。与第一LC振荡单元130对应，显示单元140也包括两组用于显示无线充电接收端的负载是否充电完成发光二极管。

本发明较佳实施例无线充电发射端中，PWM控制单元120和反馈信息处理单元122的功能可以由单片机120来实现，单片机的型号可以采用BJ8F101M20B。如图2所示，同时参照图3，电源单元110由外接电源(J1)供电，并通过VCC提供能量给输出电路，通过三极管Q，三端稳压芯片U1，电阻R11，R12，R13，电容C6等组成稳压电源提供给U2(即单片机120)和显示电路，显示电路用于显示无线充电接收端的负载(负载可以为充电电池，手持电子设备如手机、摄像机、照相机、MP3播放器、MP4播放器等)是否充电完成，由分别包括红色发光二极管和绿色发光二极管的LED1或者LED2组成；通过单片机PWM口输出脉宽调制信号，驱动单MOS管Q4或Q7等元件构成的驱动电路，放大脉宽调制信号驱动由电感L1，电容C3或者电感L2，电容C5组成的LC回路，当单片机U2输出高频率方波(PWM)时，经过放大，由LC回路产生电磁波，电磁波通过LC回路中的线圈L向外辐射，同时LC回路还接收来自无线充电接收端的反馈信息，单片机U2通过电阻R14，R15或者R22，R23组成的取样电路，读取取样电路的电流，根据电流变化经单片机U2判断无线充电接收端的工作状态，根据得到的信息控制电路的工作状态，若无线充电接收端的负载的充电电流和电压均过低，则调整输出PWM信号的占空比，以增大负载的充电电流；若无线充电接收端负载充电完成或者空载时，则关功率，停止发射电磁波，进入待机状态，即低功耗状态，从而解决了空载损耗大问题，在空载时自动将电路切换到低功耗模式，以降低无用功率的损耗，从而节省能源，使电路功耗合理使用；同时了解无线充电接收端信息还能正确识别无线充电接收端，避免干扰。

如图4所示，本发明较佳实施例还提供了无线充电接收端，与无线充电发射端无线连接，包括第二LC振荡单元210、整流单元220和充电单元230。其中第二LC振荡单元210用于接收无线充电发射端第一LC振荡单元130发送的电磁波；整流单元220，用于将接收的电磁波转换为平稳的直流电压；充电单元230，与整流单元220连接、为负载充电，这里负载可以为充电电池或者手持电子设备，如手机、摄像机、照相机、MP3播放器、MP4播放器等。

进一步地，本发明较佳实施例无线充电接收端中，如图4所示，还包括电压取样单元241和充电控制单元242，其中取样单元241读取负载的电压和电流；充电控制单元242，用于根据取样单元241读取的电压和电流来判断负载充电的状态，以产生表示负载的充电状态的反馈信息。第二LC振荡单元210还用于将表示负载的充电状态的反馈信息发送给无线充电发送端。

如图5所示，为本发明较佳实施例无线充电接收端的电路图，由电感L5和电容C4组成的LC回路接收电磁波能量后，经过二极管D3、电容C8和充电单元230后为负载提供充电电压，取样单元241和充电控制单元242所实现的功能可以有单片机240来实现，单片机的型号可以采用BJ8P641AM8。由电容C6、C9、电阻R1、R2、R3、三极管Q4及三端稳压芯片U1等组成的整流单元220产生单片机需要的工作电压，单片机工作后，通过单片机的I/O提供PWM信号经过由场效应管Q2、Q1，二极管D1组成的充电单元230为负载提供充电端口对负载进行充电，并通过由电阻R8，R7、R6和电容C10组成的取样电路将负载电压和电流反馈给单片机240，由单片机240判别负载的充电情况，并产生表示负载的充电状态的反馈信息，反馈信息为数字信号，同时还结合场效应管Q3将表示负载的充电状态的反馈信息发到充电单元230，再通过第二LC振荡单元210的LC回路将反馈信息回传到无线充电发射端的第一LC振荡单元130。

本发明较佳实施例还提供了一种无线充电装置，如图6所示，包括无线充电发射端100和无线充电接收端200，其中无线充电发射端100包括PWM控制单元102、第一LC振荡单元104和电源单元101，主要用来提供无线充电的发射能量。PWM控制单元102与电源单元101连接、用于产生并发出脉宽调制信号；第一LC振荡单元104，与电源单元101连接、用于经脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射；电源单元101可外接电源给PWM控制单元102和第一LC振荡单元104提供工作电压；

无线充电接收端200包括第二LC振荡单元201、整流单元202和充电单元203。其中第二LC振荡单元201用于接收第一LC振荡单元104发送的电磁波；整流单元202，用于将接收的电磁波转换为平稳的直流电压，为整个无线充电接收端200提供工作电压；充电单元230，与整流单元连接、提供充电端口为负载充电，负载可以为各种充电电池或者手持电子设备，如手机、摄像机、照相机、MP3播放器、MP4播放器等。

进一步地，如图6所示，无线充电接收端200还包括取样单元204和充电控制单元205，取样单元204用于读取负载的电压和电流；充电控制单元205，用于根据取样单元204读取的电压和电流来判断负载充电的状态，以产生表示负载的充电状态的反馈信息；第二LC振荡单元201还用于将表示负载的充电状态的反馈信息发送给无线充电发送端100。

无线充电发射端100中第一LC振荡单元104，还用于接收无线充电接收端100中第二LC振荡单元201发出的反馈信息；第一LC振荡单元可包括两个相同且独立的LC振荡单元，且均采用单管驱动，以有效减少驱动成本，相应地，无线充电接收端200可以设置两个充电端口，为负载进行充电；无线充电发射端100还包括反馈信息处理单元103和显示单元105。其中，反馈信息处理单元103，用于根据反馈信息，该反馈信息可以为数字信号，判断无线充电接收端200的充电状态，用于根据反馈信息，与预先设定的值进行比较判断无线充电接收端负载的充电状态，在负载的充电状态为正常充电状态时，继续充电；若负载的充电状态为不正常如充电电压和电流都比较小，则控制调整PWM控制单元产生的脉宽调制信号的占空比，若无线充电接收端负载充电完成或者空载时，则关功率，停止发送脉宽调制信号，从而停止发射电磁波，进入待机状态，即低功耗状态，从而解决了空载损耗大问题，在空载时自动将电路切换到低功耗模式，以降低无用功率的损耗，从而节省能源，同时了解无线充电接收端信息还能正确识别无线充电接收端，避免干扰。

显示单元105，与电源单元101和反馈信息处理单元103连接、用于根据反馈信息处理单元101得到的充电状态信息显示充电状态；显示单元105包括用于显示充电未完成的红色发光二极管和显示充电已完成的绿色发光二极管。

无线充电发射端100的电路图和上述图2、图3的电路相同或者类似，在此不再赘述；无线充电接收端200的电路图和上述图5的电路图相同或者类似，在此也不再赘述。

本发明能够实现无线充电，避免接插充电所产生的接插头磨损，也不会由于接插产生触电的危险；通过第一LC振荡单元接收无线充电接收端的反馈信息，反馈信息处理单元能根据反馈信息，判断无线充电接收端的充电状态，并控制调整PWM控制单元产生的脉宽调制信号，从而根据不同的充电状态调整发射功率，使得电路功耗合理使用，从而节省能源。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线充电发射端，与无线充电接收端无线连接，其特征在于，包括：

PWM控制单元，用于产生并发出脉宽调制信号；

第一LC振荡单元，用于经所述脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射，还用于接收无线充电接收端的反馈信息；

反馈信息处理单元，用于根据所述反馈信息，判断无线充电接收端的充电状态，并控制调整所述PWM控制单元产生的脉宽调制信号；

电源单元，为所述PWM控制单元、所述第一LC振荡单元和所述反馈信息处理单元提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的无线充电发射端，其特征在于，还包括显示单元，与所述电源单元和所述反馈信息处理单元连接、用于根据所述反馈信息处理单元得到的充电状态信息显示充电状态。

3.根据权利要求2所述的无线充电发射端，其特征在于，所述显示单元包括用于显示充电未完成的红色发光二极管和显示充电已完成的绿色发光二极管。

4.根据权利要求3所述的无线充电发射端，其特征在于，所述第一LC振荡单元采用单管驱动。

5.根据权利要求4所述的无线充电发射端，其特征在于，所述第一LC振荡单元包括两个相同且独立的LC振荡单元。

6.一种无线充电接收端，与无线充电发射端无线连接，其特征在于，包括：

第二LC振荡单元，用于接收无线充电发射端发送的电磁波；

整流单元，用于将接收的电磁波转换为直流电压；

充电单元，与所述整流单元连接、为负载充电；

充电控制单元，用于根据所述负载的充电状态，产生表示负载的充电状态的反馈信息；

所述第二LC振荡单元还用于将表示负载的充电状态的反馈信息发送给无线充电发送端。

7.根据权利要求6所述的无线充电接收端，其特征在于，还包括：

取样单元，用于读取负载的电压和电流；

所述充电控制单元，用于根据所述取样单元读取的电流和电压来判断负载充电的状态，产生表示负载的充电状态的反馈信息。

8.一种无线充电装置，包括无线充电发射端和无线充电接收端，其特征在于，所述无线充电发射端包括：

PWM控制单元，用于产生并发出脉宽调制信号；

第一LC振荡单元，用于经所述脉宽调制信号驱动产生电磁波并发射，还用于接收所述无线充电接收端的反馈信息；

反馈信息处理单元，用于根据所述反馈信息，判断所述无线充电接收端的充电状态，并控制调整所述PWM控制单元产生的脉宽调制信号；

电源单元，为所述PWM控制单元、所述第一LC振荡单元和所述反馈信息处理单元提供工作电压；

所述无线充电接收端包括：

第二LC振荡单元，用于接收所述第一LC振荡单元发送的电磁波；

整流单元，用于将接收的电磁波转换为直流电压；

充电单元，与所述整流单元连接、为负载充电；

充电控制单元，用于根据所述负载的充电状态，产生表示负载的充电状态的反馈信息；

所述第二LC振荡单元还用于将表示负载的充电状态的反馈信息发送给无线充电发送端。

9.根据权利要求8所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电接收端还包括：

取样单元，用于读取负载的电压和电流；

所述充电控制单元，还用于根据所述取样单元读取的电压和电流来判断负载充电的状态，以产生表示负载充电状态的反馈信息。

10.根据权利要求9所述的无线充电装置，其特征在于， 

所述无线充电发射端还包括显示单元，与所述电源单元和所述反馈信息处理单元连接、用于根据所述反馈信息处理单元得到的充电状态信息显示充电状态；所述显示单元包括用于显示充电未完成的红色发光二极管和显示充电已完成的绿色发光二极管；

所述第一LC振荡单元包括两个相同且独立的LC振荡单元，且均采用单管驱动。

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