CN103887863A - 一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统及应用 - Google Patents

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孙亚坤
叶劲平
公波
杨百灵
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Abstract

一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统及应用，属于电子设备技术领域，特别是涉及到一种采用无辐射电磁共振式能够远距离充电的手机无线充电设备。本发明的手机无线充电系统包括无线充电发射器和无线接收芯片，以及带专有的谐振体的谐振体手机背壳。无线充电发射器用于发射规定范围频率的电磁波，无线电能接收器用于接收无线发射器所发射的频率的电磁波并且产生电能。本发明传输距离远，其中的接收装置采用了集成芯片插入式，比市场上所用的贴片式接收装置和尾插式接收装置大大提高了其使用的安全性以及便捷性，不会对电池造成伤害，而且不影响其外部美观。

Description

一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统及应用
技术领域
本发明属于电子设备技术领域，特别是涉及到一种采用非辐射电磁共振式能够远距离充电的手机无线充电设备。
背景技术
随着社会文明的不断发展，人们生活节奏的加快，科技的不断进步，人们的生活已经离不开通信设备——手机。但当前的手机功耗很大，其电池容量往往满足不了人们的正常使用，为了解决这一问题，随之市场上逐渐出现了万能充、移动充电宝，无线充电设备。就市场上最受欢迎的无线充电方式而言，无线充电采用的方式有电磁感应式充电原理、电磁共振式充电原理以及无线电磁波式充电原理。
现如今市场上所出售的无线充电设备对手机充电是需要放在手机端的接收装置与无线充电器发射装置贴合的，属于电磁感应式充电，其传输距离有限，近乎只能零距离充电。如若人们外出，在行走中进行手机充电，就需要保证连接手机的接收装置与无线充电设备是不能分家的，而且对其放置位置也有一定要求，这带来了极大的不便。而如今市场上的无线充电设备的接收装置有电池贴片式和卡贴尾差式，其作用仅用于感应式接收并且其使用中缺少保护方式，对电池以及电池的保护电路会造成很大的安全隐患，严重影响电池的使用寿命。并且卡贴尾插式放在手机外部影响其美观。而且市场上的无线充电器的充电距离短，充电效率较低，充电时间较长。
因此针对现有技术当中存在的诸多不足之处，本领域亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种带有自制谐振电感及其辅助电路的手机外壳，并在手机内部置入另一接收电感，以及接收电路，解决目前现有技术中无线供电传输距离很短，传输效率低，安全性能较低，充电方向局限等技术问题。
一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统，其特征是：包括无线充电发射器、自制谐振体手机背壳、谐振体、无线充电接收器，所述的谐振体安装于自制谐振体手机背壳的内部；所述的无线充电发射器通过发射电磁波与谐振体的谐振电感产生磁场共振；所述的无线充电接收器位于手机电池下部的凹槽内，且其内部布置有无线接收LC电路，该无线接收LC电路与谐振体的谐振电感产生电磁耦合；
所述的无线充电接收器内部布置的无线接收LC电路，包括接收LC谐振电路、整流滤波电路、稳压控制电路、电池充电智能检测控制电路、输出端子，其中接收LC谐振电路、整流滤波电路、稳压控制电路、电池充电智能检测控制电路、输出端子通过导线构成串联电路。
所述谐振体的电感线圈为方形、圆形、菱形以及矩阵电感线圈。
所述接收LC谐振电路的发射线圈及接收线圈材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。
所述的无线充电接收器与手机电池的电极为接触连接。
所述的输出端子设置有正、负两个电极。
一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统的应用，其特征是：
步骤一、该手机无线充电系统中的电池充电智能检测控制电路通过电量智能识别装置识别电池电量饱和度，当电池电量饱和度低于60%时，电池充电智能检测控制电路传输智能信号于无线充电发射器，无线充电发射器开始工作；
步骤二、无线充电发射器通过发射电磁波与谐振体的谐振电感产生电磁磁场共振；
步骤三、无线充电接收器通过其内部布置的无线接收LC电路与谐振体的谐振电感产生电磁耦合为手机充电；
步骤四、当电池电量饱和时，电池充电智能检测控制电路传输智能信号于无线充电发射器，无线充电发射器停止工作。
该手机无线充电系统应用于手机无线充电的传输效率在75%以上。
将该手机无线充电系统应用于半径范围为0.5m以上，进行手机无线充电。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明技术与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明中可实现远距离无线供电可达0.5m左右，传输效率在75%以上。
2、本发明中在发射与接收装置之间加入了自制的特定谐振体，增加了无线供电的传输距离，并且大大提高了传输效率。
3、本发明中的接收装置，采用了集成芯片插入式，比市场上所用的贴片式接收装置和尾插式接收装置大大提高了其使用的安全性以及便捷性，不会对电池造成伤害，而且不影响其外部美观。
4、本发明中无线供电系统所使用的发射线圈与接收线圈皆是使用自主研发的稀土合金材料，此材料是以稀土镧碲铜合金和稀土铝合金为基础材料，利用稀土铜合金和稀土铝合金的优异电性能，降低了其线路阻抗，提高了其导电性能，并且有效的提高了传输效率，达到75%以上，增加了磁场的强度，大大增加了传输的距离，可达0.5m以上。降低系统空载能量损耗并有较稳定的温度特性和抗腐蚀特性。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明手机外壳与现有技术中的手机外壳对比图。
图2为本发明谐振体电感线圈为方形的应用结构图。
图3为本发明谐振体电感线圈为圆形的应用结构图。
图4为本发明谐振体电感线圈为菱形的应用结构图。
图5为本发明谐振体电感线圈为矩阵形的应用结构图。
图6为本发明在手机无线充电工作过程中的结构示意图。
图7为本发明无线充电接收器的结构示意图。
图中1-普通手机背壳、2-自制谐振体手机背壳、3-谐振体、4-无线充电发射器、5-无线充电接收器、6-接收LC谐振电路、7-整流滤波电路、8-稳压控制电路、9-电池充电智能检测控制电路、10-输出端子。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明方法做进一步详细说明。
如图1所示，本发明中的自制谐振体手机背壳2与现有技术当中的普通手机背壳1相比较，其外部空间尺寸相当。因此本发明可以直接应用于现有的手机当中，而不必重新设计和制造新的手机机身。本发明的无线充电接收器5设计成可直接插拔于手机内部的机动连接方式，使用方便适用范围广。
如图2-5所示，本发明自制谐振体手机背壳2中的谐振电感的形状分为方形、圆形、菱形以及矩阵等。
如图6所示，本发明设计的是一种带有自制谐振体的手机外壳用于手机无线充电系统中。其工作原理如下，将所发明的无线充电接收器5放入手机电池下部的凹槽内，并将自制谐振体手机背壳2安装在相应的手机上，无线充电发射器4与手机背壳中的谐振体3产生电磁谐振，此后，无线充电接收器5与手机外壳内的谐振体3产生电磁耦合，从而实现了远距离无线智能化为各种现有技术中的手机充电功能。
如图7所示，其中无线充电接收器5内部布置的无线接收LC电路，是由接收LC谐振电路6、整流滤波电路7、稳压控制电路8、电池充电智能检测控制电路9及输出端子10通过导线构成串联电路。输出端子10设置有正、负两个电极接线端。该手机无线充电系统中的电池充电智能检测控制电路9通过电量智能识别装置识别电池电量饱和度，当电池电量饱和度低于60%时，电池充电智能检测控制电路9传输智能信号于无线充电发射器4，无线充电发射器4开始工作；当电池电量饱和时，电池充电智能检测控制电路9传输智能信号于无线充电发射器4，无线充电发射器4停止工作。
本发明的基于谐振电感技术的手机无线充电系统包括无线充电发射器4和无线充电接收器5，以及带专有的谐振体3的自制谐振体手机背壳2。无线充电发射器4用于发射规定范围频率的电磁波，无线充电接收器5用于接收无线发射器所发射的频率的电磁波并且产生电能。本发明的谐振体3的电感线圈形状有多种选择，例如：方形、圆形、菱形以及矩阵电感线圈等。使用时，首先打开自制谐振体手机背壳2，取下手机电池，然后将布置有无线接收LC电路的无线充电接收器5，放置于手机电池下部的凹槽内，再重新装好手机电池，合上自制谐振体手机背壳2，即可进入到工作状态。

Claims (8)

1.一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统，其特征是：包括无线充电发射器（4）、自制谐振体手机背壳（2）、谐振体（3）、无线充电接收器（5），所述的谐振体（3）安装于自制谐振体手机背壳（2）的内部；所述的无线充电发射器（4）通过发射电磁波与谐振体（3）的谐振电感产生磁场共振；所述的无线充电接收器（5）位于手机电池下部的凹槽内，且其内部布置有无线接收LC电路，该无线接收LC电路与谐振体（3）的谐振电感产生电磁耦合；
所述的无线充电接收器（5）内部布置的无线接收LC电路，包括接收LC谐振电路（6）、整流滤波电路（7）、稳压控制电路（8）、电池充电智能检测控制电路（9）、输出端子（10），其中接收LC谐振电路（6）、整流滤波电路（7）、稳压控制电路（8）、电池充电智能检测控制电路（9）、输出端子（10）通过导线构成串联电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统，其特征是：所述谐振体（3）的电感线圈为方形、圆形、菱形以及矩阵电感线圈。
3.根据权利要求1所述的一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统，其特征是：所述接收LC谐振电路（6）的发射线圈及接收线圈材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。
4.根据权利要求1所述的一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统，其特征是：所述的无线电能接收器（5）与手机电池的电极为接触连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统，其特征是：所述的输出端子（10）设置有正、负两个电极。
6.根据权利要求1所述一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统的应用，其特征是：
步骤一、该手机无线充电系统中的电池充电智能检测控制电路（9）通过电量智能识别装置识别电池电量饱和度，当电池电量饱和度低于60%时，电池充电智能检测控制电路（9）传输智能信号于无线充电发射器（4），无线充电发射器（4）开始工作；
步骤二、无线充电发射器（4）通过发射电磁波与谐振体（3）的谐振电感产生磁场共振；
步骤三、无线充电接收器（5）通过其内部布置的无线接收LC电路与谐振体（3）的谐振电感产生电磁耦合为手机充电；
步骤四、当电池电量饱和时，电池充电智能检测控制电路（9）传输智能信号于无线充电发射器（4），无线充电发射器（4）停止工作。
7.根据权利要求6所述一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统的应用，其特征是：该手机无线充电系统应用于手机无线充电的传输效率在75%以上。
8.根据权利要求6所述一种基于谐振电感技术的手机无线充电系统的应用，其特征是：将该手机无线充电系统应用于半径范围为0.5m以上，进行手机无线充电。
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