CN104113122A - 一种无线充电电路及充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电路领域，尤其涉及一种无线充电电路及充电装置。在互感式的无线充电装置中，预先根据充电电池所需匹配电压，设定基准电压电路提供的基准电压，通过初级线圈电路的线圈产生的变化的磁场，副绕线圈电路采集采样信号，经过第三整流电路、取样检测电路根据该基准电压得到差值信号，控制频率变换电路根据该差值信号，调节频率变换电路产生的方波的频率；最终，经过第一振荡电路、初级线圈电路、次级线圈电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路、稳压保护电路输出与充电电池匹配的充电电压。

Description

一种无线充电电路及充电装置

技术领域

本发明属于电路领域，尤其涉及一种无线充电电路及充电装置。

背景技术

现有电子产品所需的电能通常采用充电电池，对充电电池充电的方式通常由电源电缆连接充电，由于电缆布置的地点固定，若电子产品不便移动，对固定在电子产品上的充电电池充电非常麻烦；并且，采用有线充电时，需要频繁地插拔，容易损坏插孔、插头，引起短路，更严重地，损坏电子产品，引发火灾等安全事故。

现有的无线充电电路，只有初级线圈和次级线圈，初级线圈接充电电源端，次级线圈接充电电池端；该充电电路不一定能提供充电电池匹配的充电电压，极易损坏充电电池，更甚者，引起火灾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线充电电路，旨在解决现有的无线充电电路不一定能提供充电电池匹配的充电电压，极易损坏充电电池，更甚者，引起火灾的问题。

本发明是这样实现的，一种无线充电电路，所述无线充电电路包括交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路及稳压保护电路，所述滤波降压电路分别接所述交流/直流电源输入电路和所述第一整流滤波电路，所述频率变换电路分别接所述第一整流滤波电路和所述第一振荡电路，所述第二整流滤波电路分别接所述第二振荡电路和所述稳压保护电路，所述稳压保护电路接充电电池，所述无线充电电路还包括：

频率控制电路、取样检测电路、第三整流滤波电路及线圈电路；

所述频率控制电路分别接所述第一整流滤波电路、所述频率变换电路和所述取样检测电路，所述第三整流滤波电路分别接所述取样检测电路和所述线圈电路，所述线圈电路分别接所述第一振荡电路和所述第二振荡电路。

进一步地，所述线圈电路包括：

初级线圈电路、次级线圈电路及副绕线圈电路；

所述初级线圈电路中的线圈、次级线圈电路中的线圈及副绕线圈电路中的线圈通过所述初级线圈电路中的线圈产生的磁场连接，所述初级线圈电路接所述第一振荡电路，所述次级线圈电路接所述第二振荡电路，所述副绕线圈电路接所述第三整流滤波电路。

进一步地，所述副绕线圈电路包括：

线圈及电容C1；

所述线圈与所述电容C1并联。

进一步地，所述第三整流滤波电路包括：

二极管D1、二极管D2、滤波电容C2；

所述二极管D1的阳极和阴极分别接所述电容C1的第一端和所述二极管D2的阴极，所述电容C1的第二端接所述二极管D2的阳极，所述滤波电容C2的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地。

进一步地，所述取样检测电路包括：

基准电压电路及电压比较器；

所述二极管D1的阴极接所述电压比较器的第一输入端，所述基准电压电路的输出端接所述电压比较器的第二输入端，所述电压比较器的输出端接所述频率控制电路。

本发明还提供一种充电装置，所述充电装置接充电电池，所述充电装置还包括无线充电电路，所述无线充电电路包括交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路及稳压保护电路，所述滤波降压电路分别接所述交流/直流电源输入电路和所述第一整流滤波电路，所述频率变换电路分别接所述第一整流滤波电路和所述第一振荡电路，所述第二整流滤波电路分别接所述第二振荡电路和所述稳压保护电路，所述稳压保护电路接充电电池，其特征在于，所述无线充电电路还包括：

频率控制电路、取样检测电路、第三整流滤波电路及线圈电路；

所述频率控制电路分别接所述第一整流滤波电路、所述频率变换电路和所述取样检测电路，所述第三整流滤波电路分别接所述取样检测电路和所述线圈电路，所述线圈电路分别接所述第一振荡电路和所述第二振荡电路。

进一步地，所述线圈电路包括：

初级线圈电路、次级线圈电路及副绕线圈电路；

所述初级线圈电路中的线圈、次级线圈电路中的线圈及副绕线圈电路中的线圈通过所述初级线圈电路中的线圈产生的磁场连接，所述初级线圈电路接所述第一振荡电路，所述次级线圈电路接所述第二振荡电路，所述副绕线圈电路接所述第三整流滤波电路。

进一步地，所述副绕线圈电路包括：

线圈及电容C1；

所述线圈与所述电容C1并联。

进一步地，所述第三整流滤波电路包括：

二极管D1、二极管D2、滤波电容C2；

所述二极管D1的阳极和阴极分别接所述电容C1的第一端和所述二极管D2的阴极，所述电容C1的第二端接所述二极管D2的阳极，所述滤波电容C2的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地。

进一步地，所述取样检测电路包括：

基准电压电路及电压比较器；

所述二极管D1的阴极接所述电压比较器的第一输入端，所述基准电压电路的输出端接所述电压比较器的第二输入端，所述电压比较器的输出端接所述频率控制电路。

在本发明中，在互感式的无线充电装置中，预先根据充电电池所需匹配电压，设定基准电压电路提供的基准电压，通过初级线圈电路的线圈产生的变化的磁场，副绕线圈电路采集采样信号，经过第三整流电路、取样检测电路根据该基准电压得到差值信号，控制频率变换电路根据该差值信号，调节频率变换电路产生的方波的频率；最终，经过第一振荡电路、初级线圈电路、次级线圈电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路、稳压保护电路输出与充电电池匹配的充电电压。

附图说明

图1是本发明实施例提供的无线充电电路的电路结构图；

图2是本发明实施例提供的无线充电电路的电路图；

图3是本发明实施例提供的充电装置的装配图；

图4是本发明实施例提供的充电装置中的发射装置中的线圈组件图；

图5是本发明实施例提供的充电装置中的接收装置中的次级线圈组件图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的无线充电电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

一种无线充电电路，所述无线充电电路包括交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路及稳压保护电路，所述滤波降压电路分别接所述交流/直流电源输入电路和所述第一整流滤波电路，所述频率变换电路分别接所述第一整流滤波电路和所述第一振荡电路，所述第二整流滤波电路分别接所述第二振荡电路和所述稳压保护电路，所述稳压保护电路接充电电池，所述无线充电电路还包括：

频率控制电路4、取样检测电路3、第三整流滤波电路2及线圈电路1；

所述频率控制电路4分别接所述第一整流滤波电路、所述频率变换电路和所述取样检测电路3，所述第三整流滤波电路2分别接所述取样检测电路3和所述线圈电路1，所述线圈电路1分别接所述第一振荡电路和所述第二振荡电路。

图2示出了本发明实施例提供的无线充电电路的具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

作为本发明另一实施例，所述线圈电路1包括：

初级线圈电路11、次级线圈电路12及副绕线圈电路13；

所述初级线圈电路11中的线圈、次级线圈电路12中的线圈及副绕线圈电路13中的线圈通过所述初级线圈电路11中的线圈产生的磁场14连接，所述初级线圈电路11接所述第一振荡电路，所述次级线圈电路12接所述第二振荡电路，所述副绕线圈电路13接所述第三整流滤波电路2。

作为本发明另一实施例，所述副绕线圈电路13包括：

线圈及电容C1；

所述线圈与所述电容C1并联。

作为本发明另一实施例，所述第三整流滤波电路2包括：

二极管D1、二极管D2、滤波电容C2；

所述二极管D1的阳极和阴极分别接所述电容C1的第一端和所述二极管D2的阴极，所述电容C1的第二端接所述二极管D2的阳极，所述滤波电容C2的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地。

作为本发明另一实施例，所述取样检测电路3包括：

基准电压电路31及电压比较器32；

所述二极管D1的阴极接所述电压比较器32的第一输入端，所述基准电压电路31的输出端接所述电压比较器32的第二输入端，所述电压比较器32的输出端接所述频率控制电路4。

作为本发明另一实施例，本发明还提供了一种充电装置，所述充电装置还包括无线充电电路，所述无线充电电路包括交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路及稳压保护电路，所述滤波降压电路分别接所述交流/直流电源输入电路和所述第一整流滤波电路，所述频率变换电路分别接所述第一整流滤波电路和所述第一振荡电路，所述第二整流滤波电路分别接所述第二振荡电路和所述稳压保护电路，所述稳压保护电路接充电电池，其特征在于，所述无线充电电路还包括：

频率控制电路4、取样检测电路3、第三整流滤波电路2及线圈电路1；

所述频率控制电路4分别接所述第一整流滤波电路、所述频率变换电路和所述取样检测电路3，所述第三整流滤波电路2分别接所述取样检测电路3和所述线圈电路1，所述线圈电路1分别接所述第一振荡电路和所述第二振荡电路。

作为本发明另一实施例，所述线圈电路1包括：

初级线圈电路11、次级线圈电路12及副绕线圈电路13；

所述初级线圈电路11中的线圈、次级线圈电路12中的线圈及副绕线圈电路13中的线圈通过所述初级线圈电路11中的线圈产生的磁场14连接，所述初级线圈电路11接所述第一振荡电路，所述次级线圈电路12接所述第二振荡电路，所述副绕线圈电路13接所述第三整流滤波电路2。

作为本发明另一实施例，所述副绕线圈电路13包括：

线圈及电容C1；

所述线圈与所述电容C1并联。

作为本发明另一实施例，所述第三整流滤波电路2包括：

二极管D1、二极管D2、滤波电容C2；

所述二极管D1的阳极和阴极分别接所述电容C1的第一端和所述二极管D2的阴极，所述电容C1的第二端接所述二极管D2的阳极，所述滤波电容C2的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地。

作为本发明另一实施例，所述取样检测电路3包括：

基准电压电路31及电压比较器32；

所述二极管D1的阴极接所述电压比较器32的第一输入端，所述基准电压电路31的输出端接所述电压比较器32的第二输入端，所述电压比较器32的输出端接所述频率控制电路4。

为了更好地解释本发明，下面结合图2，说明无线充电电路的工作原理：

交流/直流电源输入电路提供交流/直流电源，该交流/直流电源经过滤波降压电路降压后，再经过第一整流滤波电路以提供适合无线充电电路工作的稳定的直流电源信号，尤其是，该直流电源信号用于向频率控制电路4供电；另外，在频率控制电路4控制频率的情况下，该直流电源信号经过频率变换电路变成频率变化的方波信号，在本实施例中，频率控制电路4控制频率变换电路产生的频率变化的方波信号为频率以直线变化的方波信号；该频率变化的方波信号通过初级线圈电路11的线圈产生变化的磁场14；通过次级线圈电路12线圈和第二振荡电路产生次级电源信号，该次级电源信号经过第二整流滤波电路产生次级直流电源信号，该次级直流电源信号经过稳压保护电路产生幅度稳定的直流电源信号，以对充电电池充电。

更优地是，于此同时，副绕线圈电路13中的线圈处于初级线圈电路11的线圈产生的变化的磁场14中，副绕线圈电路13通过副绕线圈电路13中的线圈和电容C1产生单向或交变的采样信号，该采样信号通过二极管D1和二极管D2全波整流，产生单向的直流采样信号，然后，该直流采样信号经过滤波电容C2低通滤波后以接入电压比较器32的第一输入端，基准电压电路31的输出端接所述电压比较器32的第二输入端，因此，频率控制电路4接电压比较器32的输出端以接收基准电压电路31提供的基准电压与直流采样信号比较后的差值信号，频率控制电路4根据该差值信号，控制频率变换电路调节方波的频率，通过第一振荡电路和初级线圈电路11调节磁场14的变化频率，从而，通过第二振荡电路调节次级电源信号的电压幅值，经过第二整流滤波电路调节次级直流电源信号的幅值，该次级直流电源信号经过稳压保护电路后，产生幅度稳定的、与充电电池匹配的直流电源信号，以对充电电池充电。

在本实施例中，该基准电压电路31提供的基准电压为：根据充电电池需要的充电电压设定。由于频率控制电路4控制频率变换电路产生的频率变化的方波信号为频率以直线变化的方波信号，通过该差值信号调整该直线的斜率，通过第一振荡电路后，以调整初级线圈电路11中的线圈产生的磁场14的变化率，最终，通过次级线圈电路12、第二振荡电路、第二整流滤波电路、稳压保护电路输出与充电电池匹配的充电电压。

图3示出了本发明实施例提供的充电装置的装配图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分；图4示出了本发明实施例提供的充电装置中的发射装置中的线圈组件图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分；图5示出了本发明实施例提供的充电装置中的接收装置中的次级线圈组件图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

下面结合图3、图4、图5，对充电装置的机械装配关系进行详细描述：

所述充电装置包括发射装置和接收装置；其中，发射装置由发射装置底盖011、发射电路组件012、线圈组件013及发射装置面盖014组成，具体地，所述发射电路组件012包括的交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、频率控制电路、取样检测电路、第三整流滤波电路均固定在一屏蔽软磁板上；接收装置由电池底盖016、电芯组件019、接收电路组件017、次级线圈组件018及电池面壳015组成，具体地，所述接收电路组件017包括的第二整流滤波电路及稳压保护电路均固定在一屏蔽软磁板上。

线圈组件013背胶固定在发射装置底盖011上，具体地，线圈组件013固定在屏蔽软磁板101上，固定了线圈组件013的屏蔽软磁板101的反面帖靠发射装置底盖011，防止对外辐射；固定线圈组件013的屏蔽软磁板101的一面紧帖发射装置面盖014，以便良好地发射能量，充分被接收装置接收。

次级线圈组件018背胶固定在电池面壳015里，具体地，次级线圈组件018固定在屏蔽软磁板105上，电芯组件019及接收电路组件017帖靠已固定次级线圈组件018的屏蔽软磁板105的一面，防止线圈辐射对电池和电路的影响；固定次级线圈组件018的屏蔽软磁板105的反面紧帖电池底盖016，以便能够很好地接受线圈组件013的磁场；电池充电时，次级线圈组件018正对线圈组件013并尽量靠近，更优的是，在校正正对的过程中，如果放置不正确会产生提示信息，以便保证良好的电池充电。

具体地，线圈组件013包括屏蔽软磁板101、初级主线圈111、副绕组线圈131及硬磁104，屏蔽软磁板101、初级主线圈111、副绕组线圈131及硬磁104依次贴靠；其中，屏蔽软磁板101用于防止电磁辐射，以便更好地聚集电磁能量，初级主线圈111和副绕组线圈131以同心圆的方式并绕在一起，以便更好地相互传递信号，更精确地实现控制。同心圆的初级主线圈111和副绕组线圈131的中心放置一块硬磁104，用于更好地聚集电磁能量，减少损耗。同样，次级线圈组件包括屏蔽软磁板105、次级线圈121及硬磁107，屏蔽软磁板105、次级线圈121及硬磁107依次贴靠；其中，屏蔽软磁板105用来防止电磁辐射，次级线圈121的中心也放置一块硬磁107，同理，也为更好地聚集电磁能量，减少损耗，以便更好地聚集电磁能量。

电磁能量包括的信号的传递在初级主线圈111、次级线圈121、副绕组线圈131之间完成，初级主线圈111将电磁能量传递给副绕组线圈131和次级线圈121；副绕组线圈131采用电磁能量中的信号，经过第三整流滤波电路2、取样检测电路后3，频率控制电路4获取变化的信号，将该变化的信号与基准电压对比分析，控制频率变换电路中的占空比以控制频率变化，以改变初级主线圈111的频率和电压，从而达到控制向充电电池输出的充电电压。

因此，增加了副绕组线圈131的充电装置，通过副绕组线圈131感应初级主线圈111、次级线圈121的磁场变化，以控制和保护无线充电电路，尤其是，频率控制电路4、取样检测电路3、第三整流滤波电路2、线圈电路1、第一振荡电路、频率变换电路及第二振荡电路；采用该充电装置不但可以提高工作效率，而且还可以避免各种因素引入的干扰影响，控制充电电压，以达到控制和保护无线充电装置的目的。

在本发明实施例中，在互感式的无线充电装置中，预先根据充电电池所需的匹配电压，设定基准电压电路提供的基准电压，通过初级线圈电路的线圈产生的变化的磁场，副绕线圈电路采集采样信号，经过第三整流电路、取样检测电路得到差值信号，控制频率变换电路根据该差值信号，调节频率变换电路产生的方波的频率；最终，经过第一振荡电路、初级线圈电路、次级线圈电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路、稳压保护电路输出与充电电池匹配的充电电压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线充电电路，所述无线充电电路包括交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路及稳压保护电路，所述滤波降压电路分别接所述交流/直流电源输入电路和所述第一整流滤波电路，所述频率变换电路分别接所述第一整流滤波电路和所述第一振荡电路，所述第二整流滤波电路分别接所述第二振荡电路和所述稳压保护电路，所述稳压保护电路接充电电池，其特征在于，所述无线充电电路还包括：

频率控制电路、取样检测电路、第三整流滤波电路及线圈电路；

所述频率控制电路分别接所述第一整流滤波电路、所述频率变换电路和所述取样检测电路，所述第三整流滤波电路分别接所述取样检测电路和所述线圈电路，所述线圈电路分别接所述第一振荡电路和所述第二振荡电路。

2.如权利要求1所述的无线充电电路，其特征在于，所述线圈电路包括：

初级线圈电路、次级线圈电路及副绕线圈电路；

所述初级线圈电路中的线圈、次级线圈电路中的线圈及副绕线圈电路中的线圈通过所述初级线圈电路中的线圈产生的磁场连接，所述初级线圈电路接所述第一振荡电路，所述次级线圈电路接所述第二振荡电路，所述副绕线圈电路接所述第三整流滤波电路。

3.如权利要求2所述的无线充电电路，其特征在于，所述副绕线圈电路包括：

线圈及电容C1；

所述线圈与所述电容C1并联。

4.如权利要求3所述的无线充电电路，其特征在于，所述第三整流滤波电路包括：

二极管D1、二极管D2、滤波电容C2；

所述二极管D1的阳极和阴极分别接所述电容C1的第一端和所述二极管D2的阴极，所述电容C1的第二端接所述二极管D2的阳极，所述滤波电容C2的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地。

5.如权利要求4所述的无线充电电路，其特征在于，所述取样检测电路包括：

基准电压电路及电压比较器；

所述二极管D1的阴极接所述电压比较器的第一输入端，所述基准电压电路的输出端接所述电压比较器的第二输入端，所述电压比较器的输出端接所述频率控制电路。

6.一种充电装置，所述充电装置接充电电池，所述充电装置还包括无线充电电路，所述无线充电电路包括交流/直流电源输入电路、滤波降压电路、第一整流滤波电路、频率变换电路、第一振荡电路、第二振荡电路、第二整流滤波电路及稳压保护电路，所述滤波降压电路分别接所述交流/直流电源输入电路和所述第一整流滤波电路，所述频率变换电路分别接所述第一整流滤波电路和所述第一振荡电路，所述第二整流滤波电路分别接所述第二振荡电路和所述稳压保护电路，所述稳压保护电路接充电电池，其特征在于，所述无线充电电路还包括：

频率控制电路、取样检测电路、第三整流滤波电路及线圈电路；

所述频率控制电路分别接所述第一整流滤波电路、所述频率变换电路和所述取样检测电路，所述第三整流滤波电路分别接所述取样检测电路和所述线圈电路，所述线圈电路分别接所述第一振荡电路和所述第二振荡电路。

7.如权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述线圈电路包括：

初级线圈电路、次级线圈电路及副绕线圈电路；

所述初级线圈电路中的线圈、次级线圈电路中的线圈及副绕线圈电路中的线圈通过所述初级线圈电路中的线圈产生的磁场连接，所述初级线圈电路接所述第一振荡电路，所述次级线圈电路接所述第二振荡电路，所述副绕线圈电路接所述第三整流滤波电路。

8.如权利要求7所述的充电装置，其特征在于，所述副绕线圈电路包括：

线圈及电容C1；

所述线圈与所述电容C1并联。

9.如权利要求8所述的充电装置，其特征在于，所述第三整流滤波电路包括：

二极管D1、二极管D2、滤波电容C2；

所述二极管D1的阳极和阴极分别接所述电容C1的第一端和所述二极管D2的阴极，所述电容C1的第二端接所述二极管D2的阳极，所述滤波电容C2的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地。

10.如权利要求9所述的充电装置，其特征在于，所述取样检测电路包括：

基准电压电路及电压比较器；

所述二极管D1的阴极接所述电压比较器的第一输入端，所述基准电压电路的输出端接所述电压比较器的第二输入端，所述电压比较器的输出端接所述频率控制电路。