CN103607055A - 移动终端无线供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的移动终端无线供电装置属于无线通信技术领域。其组成包括：接收天线（1）、整流电路（2）、保护电路（3）、蓄能装置（4）和电源管理电路（5）五部分。其中接收天线（1）与整流电路（2）的输入端相连，整流电路（2）的输出端接保护电路（3）的输入端，保护电路（3）的输出端接蓄能电路（4）的输入端，蓄能电路（4）的输出端与电源管理电路（5）的输入端相连，电源管理电路（5）的输出端作为本发明的输出端为移动终端供电。本发明抗干扰能力强，性能稳定工作可靠，适用于手机等移动终端在无线能量基站所覆盖的范围内进行便捷、高效、连续的无线续流储能。同时，该移动终端供电装置还大大降低了由化学电池所带来的环境污染。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种用于移动终端无线供电的装置。
背景技术
在无线通信领域，许多使用极为方便的便携式移动终端产品，都要不定期地连接电源进行充电，也因此不得不设有各种插口和连接电缆，这就很难实现防水功能以及无线充电功能，而且不同生产厂商生产的个性化线缆使得不同产品的充电器很难通用。如果彻底去掉这些束缚，移动终端设备就可以随时随地进行充电，也易于实现密封和防水。这个目标必须要求能量也像信息一样实现无线传输，从而可以使得移动终端在一定的范围内可以接收无线能量，从而实现高效率的无线充电。
目前，很多无线充电系统依靠线圈之间的电磁感应，这种方式工作距离太短，设备需要放置在充电座上，同时也因为辐射无定向性可言，能量将会浪费在无用的空间中，因而，提出了一种基于电磁波的无线充电方式，由通信运营商或其它专业运营商分配的基站所发射的电磁波能量或空间中自然存在的电磁波可以通过高效的能量接收天线存储在一个无线供电的装置中，该接收天线要具有充足的线圈匝数，以便可以存储大量的电能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：利用无线能量传输原理，由接收天线接收电磁波能量并将其高效地转换为直流电能，存储在该能量接收机中以实现随时随地为移动终端进行无线充电、续流储能的目的。所述的电磁波可以是由通信运营商或其它专业运营商提供的无线能量传输的基站发出的电磁波或空间自然存在的无线电磁波。
本发明的技术问题可以通过以下技术方案实现：
一种移动终端无线供电装置，其结构有：接收天线1与整流电路2的输入端相连；其特征在于，整流电路2的输出端和保护电路3的输入端相连，保护电路3的输出端与蓄能电路4的输入端相连，蓄能电路4的输出端和电源管理电路5的输入端相连，电源管理电路5的输出端作为本发明的输出端用于为移动终端供电；
所述的保护电路3包括：电阻R2的一端作为保护电路3的输入端的正极，电阻R2的另一端接击穿二极管D5的阴极并且作为保护电路3的输出端的正极，击穿二极管D5的阳极接地并且同时作为保护电路3的输入端和输出端的负极；
所述的蓄能电路4是一个超级电容C，超级电容C的正极同时作为蓄能电路4的输入端和输出端的正极，负极同时作为蓄能电路4的输入端和输出端的负极并接地；
所述的电源管理电路5包括：电容C3的一端接二极管D6的阴极、接稳压器芯片LM317T的3脚并且作为电源管理电路5的输入端的正极，电容C3的另一端接地并且作为电源管理电路5的输入端的负极，二极管D6的阳极接二极管D7的阴极、接电阻R3的一端、接电容C5的一端、接稳压器芯片LM317T的2脚并且作为电源管理电路5的输出端的正极，电容C5的另一端接地并且作为电源管理电路5的输出端的负极，电阻R3的另一端接二极管D7的阳极、接稳压器芯片LM317T的1脚，电容C4的一端接二极管D7的阳极，另一端接地，可变电阻R4的一端接二极管D7的阳极，另一端接地。
本发明所述的超级电容C优选型号为SU2400P-0027V-1RA。
本发明所述的接收天线优选公开密钥加密三维一体感应天线UC1103。
本发明所述的电阻R2、R3的优选阻值分别为0.01Ω、240Ω，可变电阻R4的优选阻值为5kΩ；电容C3、C4、C5的优选容值分别为0.1μF、10μF、1μF；击穿二极管D5的优选型号为2CW12；二极管D6、D7的优选型号均为1N4001。
本发明所述的整流电路2可以用现有技术的全波整流或半波整流电路，也可用下述结构：电阻R1的一端作为整流电路2的输入端的正极，电阻R1的另一端接电容C1的一端、接二极管D4的阴极、接二极管D1的阳极，电容C1的另一端作为整流电路2的输入端的负极并且接二极管D3的阴极、接二极管D2的阳极，二极管D3的阳极接二极管D4的阳极并且接地，二极管D1的阴极接二极管D2的阴极、接电容C2的一端并且作为整流电路2的输出端的正极，电容C2的另一端接地并且作为整流电路2的输出端的负极。
上述的电阻R1的阻值优选为100Ω；电容C1、C2的容值分别优选为1μF、10μF；二极管D1、D2、D3、D4的型号均优选为1N4007。
本发明的技术方案有以下有益效果：
1、本发明的移动终端无线供电装置可在有电磁波覆盖的地方实现为手机等便携式移动终端进行不间断地续流储能充电。
2、本发明的移动终端无线供电装置实现了大容量、高效能的电能存储。
3、本发明的移动终端无线供装置抗干扰能力强，性能稳定，工作可靠，正常使用不会出现误动作。
4、采用限压保护，降低了瞬时高电压和瞬时强电流所引起的击穿破坏，有效保护了系统的稳定工作。
因此，本发明的移动终端无线供电系统可以应用于为移动终端随时随地在有电磁波覆盖的地方进行高性能的无线充电。同时，由于不再使用化学电池，在很大程度上减少了对环境的污染。因此，在不久的将来，该项技术将具有非常广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的移动终端无线供电装置的整体结构框图。
图2是本发明的移动终端无线供电装置的整流电路2的电路图。
图3是本发明的移动终端无线供电装置的保护电路3的电路图。
图4是本发明的移动终端无线供电装置的电源管理电路5的电路图。
图5是本发明的移动终端无线供电装置的整体电路图。
具体实施方式
结合附图，说明本发明各部分电路的具体结构。各实施例中，电路元件优选的参数见各实施例后的标注说明。
实施例1结合附图说明本发明的总体结构
如图1所示：本发明的移动终端无线供电装置由接收天线1、整流电路2、保护电路3、蓄能电路4和电源管理电路5构成，所述的接收天线1与整流电路2的输入端相连，所述的整流电路2的输出端接保护电路3的输入端，所述的保护电路3的输出端接蓄能电路4的输入端，所述的蓄能电路4的输出端与电源管理电路5的输入端相连，所述的电源管理电路5的输出端作为本发明的输出端为移动终端供电。
本发明的工作原理简述如下：
移动终端无线供电装置实际是通过无线能量的接收完成最终充电蓄能的。
在无线能量基站所覆盖的范围内或有电磁波存在的区域，移动终端无线供电装置通过接收天线1接收空间的电磁波，通过整流电路2对所接收的能量进行整流滤波，滤除高次谐波，将交流转化为直流电能后存储在蓄能电路4（即超级电容）中，然后由电源管理电路5对所得到的电能进一步滤除纹波电压，进而得到最理想的电压输出给需要供电的移动终端。为了防止瞬时电压过大，在整流电路2和蓄能电路4之间加一个保护电路3，该电路主要起到电路过压保护的作用。
实施例2接收天线1
接收天线1可选用公开密钥加密三维一体感应天线UC1103，用于接收电磁波。
实施例3整流电路2
如图2所示，整流电路2包括：电阻R1的一端作为整流电路2的输入端的正极，电阻R1的另一端接电容C1的一端、接二极管D4的阴极、接二极管D1的阳极，电容C1的另一端作为整流电路2的输入端的负极并且接二极管D3的阴极、接二极管D2的阳极，二极管D3的阳极接二极管D4的阳极并且接地，二极管D1的阴极接二极管D2的阴极、接电容C2的一端并且作为整流电路2的输出端的正极，电容C2的另一端接地并且作为整流电路2的输出端的负极。
整流电路将接收天线所接收的电磁能经过一个RC低通滤波器进行滤波，去掉高次谐波，然后由D1～D4构成的桥式整流回路进行整流最终将接收到的电磁能转化成直流电能输出。
该电路中各元器件的优选参数为：电阻R1为100Ω；电容C1、C2分别为1μF、10μF；二极管D1、D2、D3、D4的型号均为1N4007。
实施例4保护电路3
如图3所示，保护电路3包括：电阻R2的一端作为保护电路3的输入端的正极，电阻R2的另一端接击穿二极管D5的阴极并且作为保护电路3的输出端的正极，击穿二极管D5的阳极接地并且同时作为保护电路3的输入端和输出端的负极。
在整流电路2与蓄能电路4之间加上该保护电路，可以将输出电压嵌位到一个固定值，从而实现对前、后级电路的保护，防止电压瞬时过大导致电路造成损害。
该电路中各元器件的优选参数为：电阻R2的阻值为0.01Ω；击穿二极管D5的型号为2CW12。
实施例5蓄能电路4
选用超级电容SU2400P-0027V-1RA作为蓄能电路，用来存储整流电路2转换的直流电能，并输出给后面的电源管理电路5。超级电容SU2400P-0027V-1RA的正极同时作为蓄能电路4的输入端和输出端的正极，负极同时作为蓄能电路4的输入端和输出端的负极并接地。高性能的超级电容SU2400P-0027V-1RA储能效率可达到90%以上，其等效串联电阻较低（ESR(DC)=1mΩ）。该超级电容模块由8个2400F/2.7V的电容构成，采用4个超级电容单体串联，两组并联的方式构成。这样不必再利用化学电池，进而减少了对环境污染的影响，符合了我们所倡导的绿色环保的理念。
实施例6电源管理电路5
如图4所示，电源管理电路5包括：电容C3的一端接二极管D6的阴极、接稳压器芯片LM317T的3脚并且作为电源管理电路5的输入端的正极，电容C3的另一端接地并且作为电源管理电路5的输入端的负极，二极管D6的阳极接二极管D7的阴极、接电阻R3的一端、接电容C5的一端、接稳压器芯片LM317T的2脚并且作为电源管理电路5的输出端的正极，电容C5的另一端接地并且作为电源管理电路5的输出端的负极，电阻R3的另一端接二极管D7的阳极、接稳压器芯片LM317T的1脚，电容C4的一端接二极管D7的阳极，另一端接地，可变电阻R4的一端接二极管D7的阳极，另一端接地。
电源管理电路5实际上是一个直流稳压电路，由于前端所获得的直流电压是不稳定的，且叠加了较大的纹波电压，为了获得稳定的直流电压，整流后面需要接直流稳压电路。稳压芯片采用LM317T芯片，它是美国一家半导体公司所研发的三端可调正稳压器集成电路。其输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。并且，其内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常，LM317T通过外接输出电容，以改变瞬态响应。在调整端，使用滤波电容可以得到比标准三端稳压器高很多的纹波抑制比。这样使得它的功能更加完善，可以用于输出短路保护、过流、过热保护以及调整管安全工作区保护。
LM317T作为三端浮动稳压器工作时，电容C3作为输入旁路电容以减小对输入电源阻抗的敏感性；电容C4防止输出电压增大时纹波被放大；输出电容C5用于进一步保证电路稳定性。保护二极管D6和D7可以防止电容在低电流点向稳压器放电，同时也防止输入短路时通过集成电路放电。
该电路中各元器件的优选参数为：电阻R3的阻值为240Ω，可变电阻R4的阻值为5kΩ；电容C3、C4、C5分别为0.1μF、10μF、1μF；二极管D6、D7的型号均为1N4001。
Claims (6)
1.一种移动终端无线供电装置，其结构有：接收天线（1）与整流电路（2）的输入端相连；其特征在于，整流电路（2）的输出端和保护电路（3）的输入端相连，保护电路（3）的输出端与蓄能电路（4）的输入端相连，蓄能电路（4）的输出端和电源管理电路（5）的输入端相连，电源管理电路（5）的输出端作为本发明的输出端用于为移动终端供电；
所述的保护电路（3）包括：电阻R2的一端作为保护电路（3）的输入端的正极，电阻R2的另一端接击穿二极管D5的阴极并且作为保护电路（3）的输出端的正极，击穿二极管D5的阳极接地并且同时作为保护电路（3）的输入端和输出端的负极；
所述的蓄能电路（4）是一个超级电容C，超级电容C的正极同时作为蓄能电路（4）的输入端和输出端的正极，负极同时作为蓄能电路（4）的输入端和输出端的负极并接地；
所述的电源管理电路（5）包括：电容C3的一端接二极管D6的阴极、接稳压器芯片LM317T的3脚并且作为电源管理电路（5）的输入端的正极，电容C3的另一端接地并且作为电源管理电路（5）的输入端的负极，二极管D6的阳极接二极管D7的阴极、接电阻R3的一端、接电容C5的一端、接稳压器芯片LM317T的2脚并且作为电源管理电路（5）的输出端的正极，电容C5的另一端接地并且作为电源管理电路（5）的输出端的负极，电阻R3的另一端接二极管D7的阳极、接稳压器芯片LM317T的1脚，电容C4的一端接二极管D7的阳极，另一端接地，可变电阻R4的一端接二极管D7的阳极，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种移动终端无线供电装置，其特征在于，所述的超级电容C的型号为SU2400P-0027V-1RA。
3.根据权利要求1所述的移动终端无线供电装置，其特征在于，所述的接收天线（1）为公开密钥加密三维一体感应天线UC1103。
4.根据权利要求1所述的移动终端无线供电装置，其特征在于，电阻R2、R3的阻值分别为0.01Ω、240Ω，可变电阻R4的阻值为5kΩ；电容C3、C4、C5的容值分别为0.1μF、10μF、1μF；击穿二极管D5的型号为2CW12；二极管D6、D7的型号均为1N4001。
5.根据权利要求1～4任一项所述的移动终端无线供电装置，其特征在于，所述的整流电路（2）结构为：电阻R1的一端作为整流电路（2）的输入端的正极，电阻R1的另一端接电容C1的一端、接二极管D4的阴极、接二极管D1的阳极，电容C1的另一端接二极管D3的阴极、接二极管D2的阳极并且作为整流电路（2）的输入端的负极，二极管D3的阳极接二极管D4的阳极并且接地，二极管D1的阴极接二极管D2的阴极、接电容C2的一端并且作为整流电路（2）的输出端的正极，电容C2的另一端接地并且作为整流电路（2）的输出端的负极。
6.根据权利要求5所述的移动终端无线供电装置，其特征在于，电阻R1的阻值为100Ω；电容C1、C2的容值分别为1μF、10μF；二极管D1、D2、D3、D4的型号均为1N4007。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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