CN106602665A - 一种智能调整充电功率的无线充电系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能调整充电功率的无线充电系统及装置，涉及无线充电技术领域。本发明的一种智能调整充电功率的无线充电系统，包括电源模块、MCU控制模块、传感模块、振荡电路和初级线圈，电源模块与MCU控制模块连接，MCU控制模块通过控制电路与振荡电路连接以控制振荡电路的供电电压，振荡电路与初级线圈连接，以在初级线圈上形成交变磁场，传感模块包括根据充电设备的形状大小来识别充电设备类型的红外传感器，红外传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送识别信号，MCU控制模块根据该识别信号通过上述的控制电路控制振荡电路的供电电压，进而调节初级线圈的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行无线充电，且智能化程度高，使用方便。

Description

一种智能调整充电功率的无线充电系统及装置

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，更具体地说，涉及一种智能调整充电功率的无线充电系统及装置。

背景技术

无线充电技术(Wireless charging technology)，源于无线电能传输技术，根据其充电原理可分为电磁感应式、磁场共振式和无线电波式，小功率无线充电常采用电磁感应式，例如对手机充电的无线充电，电磁感应式无线充电原理如下，初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。

目前的无线充电设备仅能供同一种类型的产品进行无线充电，即目前的无线充电设备的充电功率一定，仅适用于一种类型的电子产品，而不能用于不同类型的用电器。比如，对手机充电的无线充电设备并不能对笔记本进行充电，因为笔记本无线充电功率可达30W，而手机无线充电功率仅为5W左右，且当给笔记本无线充电时，由于笔记本无线充电的功率较高，所以发热问题也比较突出，会影响笔记本正常工作。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有的无线充电设备存在的不能对不同类型的用电器进行充电的不足，提供一种智能调整充电功率的无线充电系统及装置。采用本发明的技术方案，由红外传感器根据充电设备的尺寸大小识别充电设备的类型，控制模块再根据红外传感器的识别信号控制振荡电路的供电电压，从而调节初级线圈的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行无线充电，且智能化程度高，使用方便。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种智能调整充电功率的无线充电系统，包括电源模块、MCU控制模块、传感模块、振荡电路和初级线圈，所述的电源模块与MCU控制模块连接，为MCU控制模块提供电能，所述的MCU控制模块通过控制电路与振荡电路连接以控制振荡电路的供电电压，所述的振荡电路与初级线圈连接，以在初级线圈上形成交变磁场，所述的传感模块包括根据充电设备的形状大小来识别充电设备类型的红外传感器，所述的红外传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送识别信号，所述的MCU控制模块根据该识别信号通过上述的控制电路控制振荡电路的供电电压，进而调节初级线圈的输出功率。

更进一步地，所述的控制电路包括与MCU控制模块连接连接的电子开关电路和降压电路，所述的电子开关电路和降压电路分别与振荡电路连接。

更进一步地，该无线充电系统还包括显示模块，所述的显示模块与MCU控制模块连接。

更进一步地，该无线充电系统还包括散热模块，所述的散热模块与MCU控制模块连接。

更进一步地，所述的传感模块包括温度传感器，所述的温度传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送测得的温度信号，所述的MCU控制模块根据该温度信号控制散热模块的工作状态。

本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置，包括充电板和底架，所述的充电板和底架的侧边铰接，所述的充电板和底架之间设有能够调节充电板和底架的夹角的调节机构，该充电板内设有上述的无线充电系统，以对置于充电板上的充电设备进行无线充电，所述的无线充电系统中的红外传感器设于充电板的正面，以根据充电设备的形状大小检测充电设备的类型。

更进一步地，所述的充电板内设有散热风扇。

更进一步地，所述的调节机构采用环形撑杆，该环形撑杆的一端与充电板铰接，另一端支撑在底架上设有的卡槽内。

更进一步地，所述的充电板的侧面设有电源输入端，且该充电板上还开关。

更进一步地，所述的充电板的底部设有防止充电设备滑落的防滑机构。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种智能调整充电功率的无线充电系统，由红外传感器根据充电设备的形状大小来识别充电设备的类型，控制模块再根据红外传感器的识别信号控制振荡电路的供电电压，从而调节初级线圈的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行无线充电，且智能化程度高，使用方便。

(2)本发明的一种智能调整充电功率的无线充电系统，其显示模块能够显示该无线充电系统的工作状态，便于使用者观察，直观方便。

(3)本发明的一种智能调整充电功率的无线充电系统，其传感模块包括温度传感器，温度传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送测得的温度信号，MCU控制模块根据该温度信号控制散热模块的工作状态，当充电功率较大时，充电设备会发烫，散热模块能够自动对充电设备进行散热，保证充电设备不会由于过热而影响使用性能甚至损坏，且使用方便。

(4)本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置，充电板能够通过调节机构调节与底架之间的角度，能够满足不同使用者对充电板倾斜角度的不同需求，适用性强，且使用灵活。

(5)本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置，其调节机构采用环形撑杆，该环形撑杆的一端与充电板铰接，另一端支撑在底架上设有的卡槽内，该环形撑杆结构简单，且能调节并固定充电板和底架的相对夹角，使用稳定方便。

(6)本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置，其充电板的底部设有防止充电设备滑落的防滑机构，使用更加稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的一种智能调整充电功率的无线充电系统的模块示意图；

图2为本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置的使用状态图；

图3为本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置的另一个角度的使用状态图；

图4为本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置的内部结构图；

图5为本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置的收起状态图；

图6为本实施例的一种智能调整充电功率的无线充电系统的电路原理图；

图7为本实施例的单片机的输入输出IO端口的示意图。

示意图中的标号说明：

1、充电板；11、壳体；111、风扇通气口；12、面板；121、安装槽；122、防滑机构；123、遮片；1221、挡板槽；1222、挡板；13、电源输入端；14、开关；15、LED显示灯；16、散热风扇；2、底架；21、卡槽；3、调节机构。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1，本实施例的一种智能调整充电功率的无线充电系统，包括电源模块、MCU控制模块、传感模块、振荡电路和初级线圈，电源模块与MCU控制模块连接，为MCU控制模块提供电能；MCU控制模块通过控制电路与振荡电路连接以控制振荡电路的供电电压，具体地，本实施例的控制电路包括与MCU控制模块连接连接的电子开关电路和降压电路，电子开关电路和降压电路分别与振荡电路连接，MCU控制模块通过控制电子开关电路和降压电路的工作状态来达到控制振荡电路的供电电压的目的；振荡电路与初级线圈连接，以在初级线圈上形成交变磁场；传感模块包括根据充电设备的形状大小来识别充电设备类型的红外传感器，红外传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送充电设备类型的识别信号，MCU控制模块根据该识别信号通过上述的控制电路控制振荡电路的供电电压，进而调节初级线圈的输出功率。此外，本实施例的无线充电系统还包括显示模块和散热模块，显示模块和散热模块分别与MCU控制模块连接，显示模块包括能够显示该无线充电系统的工作状态，便于使用者观察，直观方便；散热模块能够自动对充电设备进行散热，保证充电设备不会由于过热而影响使用性能甚至损坏，更具体地，为了增强本实施例的无线充电系统的自动化程度，传感模块还包括温度传感器，温度传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送测得的温度信号，MCU控制模块根据该温度信号控制散热模块的工作状态，当充电设备充电时的温度升高至设定值时，MCU控制模块控制散热模块对充电设备进行散热，具体地，本实施例的散热模块采用散热风扇。

以对手机和笔记本的充电为例，现结合图6对本实施例的针对手机和笔记本的无线充电系统的电路原理作简要说明。电源模块与MCU控制模块连接，且与振荡电路的驱动部分连接，输出5V电压用于MCU控制模块的供电，输出9V电压用于振荡电路中驱动部分的供电；传感模块实时检测外部信号，实现对充电设备的识别和对充电设备温度的检测，并将信号输入MCU控制模块，MCU控制模块根据传感模块对充电设备的识别信号，对振荡电路的供电电压以及散热模块的工作状态进行控制，具体地，MCU控制模块通过电子开关电路和降压电路控制振荡电路的供电电压，当传感模块检测到充电设备为笔记本时，MCU控制模块控制电子开关电路导通，并向控制振荡电路提供24V电压，当传感模块检测到充电设备为手机时，MCU控制模块控制降压电路工作，并向控制振荡电路提供12V电压；显示模块为人机界面部分，由红蓝绿3种颜色的显示灯组成，不同颜色的显示灯指示着该无线充电系统不同的工作状态，当充电设备为笔记本时，蓝色显示灯亮，当充电设备为手机时，绿色显示灯亮，当充电设备出现过热等情况的时候，红色显示灯闪烁，MCU控制模块控制散热模块工作，同时MCU控制模块控制该无线充电系统停止对充电设备的充电，保证充电设备的安全，当充电设备的温度下降到安全范围时，该无线充电系统重新对充电设备进行充电。其中：

本实施例的电源模块包括三端稳压芯片V1和V2，分别为L7809和L7805，稳压芯片L7805和L7809的VIN端分别与输入电源的正极连接，GND端与电源的负极连接。稳压芯片L7805的VOUT端输出5V电压，经过电解电容C12滤波后，用于对MCU控制模块供电，稳压芯片L7809的VOUT端输出9V电压，经过电解电容C11滤波后分为两路输出，用于对振荡电路的驱动部分供电，一路与三极管N1的集电极和电阻R1的一端连接，另一路与N2的集电极和R2的一端连接。本实施例的电子开关电路包括PMOS管Q3和R7，MCU控制模块通过R8、R9、R10、D5、N3等元器件使能控制电子开关电路，该电子开关电路通过二极管D9连接至振荡电路的电感L2和L3，当充电设备为电脑时，对电子开关电路进行使能，从而控制该无线充电系统是否对笔记本充电。在本实施例中，L2596芯片与周边的L9、D7、R11、R18组成降压电路用于将供电电源24V降压为12V，该降压电路最终经二极管D8分别连接至振荡电路的电感L2和L3，当充电设备为手机时，MCU控制模块控制降压电路工作，为振荡电路提供12V电压，对手机进行充电。

本实施例的MCU控制模块包括STC89C52RC单片机以及C19、C20、C21、C22等阻容元器件，主要对传感模块的输出信号进行处理，进而对振荡电路进行使能控制，并根据传感模块的输出信号对显示模块和散热模块进行控制。电容C19是单片机复位电容，用于单片机上电冷启动时复位；C20为退藕电容，增强单片机工作时的稳定性，降低EMI干扰；C21与C22用于单片机时钟振荡电路。单片机的P1^2、P1^3、P1^4端口与显示模块连接，P2^2～P2^7端口与传感模块连接，P4^4端口与降压电路连接，用于控制L2596模块的使能端口，P1^5端口与R9、R10、D5、N3等元器件连接，使能控制电子开关电路。需要说明的是，本实施例中的P1^2、P1^3等此类符号为单片机厂商对单片机的输入输出IO端口进行的定义，此类符号对应的端口如图7所示。

振荡电路与初级线圈是整个电路的核心部分，包括Q1、Q2、D1、D2、L1、L2、L3、R1、R2、N1、N2、P1、P2等元器件，该电路由罗耶振荡电路演变而来，工作在自激推挽状态，电路结构为自振荡形式，利用元件参数的偏差起振。NMOS管N1和N2工作在ZVS状态，实现软开关；初级线圈L1与谐振电容C3、C4等组成主谐振回路，谐振时功率因数接近于1；D1与D2为肖特基二极管，降低了高频情况下二极管的损耗；L2与L3采用铁硅铝磁芯电感，具有较低的高频损耗和相对高的饱和度；R1、R2、N1、N2、P1、P2组成两组图腾柱，加快NMOS管的开关速度，减小了开关损耗；谐振电容由多个独石电容并联组成，减小高频损耗。

本实施例的传感器模块包括红外传感器和温度传感器，红外传感器用于检测充电设备的类型及充电设备是否存在，当红外传感器检测到设备时，输出低电平，MCU控制模块检测到低电平信号后，进行信号处理，作出相应的响应。温度传感器的型号为DS18B20，具有高精度，响应快等优点，控制MCU读取温度传感器的输出信号，进行数据处理，实时检测充电设备温度，防止充电设备过热。

本实施例的显示模块由红绿蓝三种颜色的LED灯组成，当充电设备为笔记本时，蓝色LED灯亮；当充电设备为手机时，绿色LED灯亮；当充电设备出现过热等情况的时候，红色LED闪烁，同时无线充电系统停止对充电设备的充电，保证充电设备安全。

此外，本实施例还包括测试用单片机电源端口和单片机ISP下载端口，该测试用单片机电源端口和单片机ISP下载端口与MCU控制模块连接，提高了该无线充电系统的使用性能。

为了更好地理解本实施例的一种智能调整充电功率的无线充电系统，现结合图1和图6对本实施例的工作原理作简要说明。当充电设备为手机时，红外传感器将识别信号输入到单片机，单片机根据该识别信号判断充电设备为手机，此时单片机使能L2596降压模块工作，向振荡电路输出12V的直流电，无线充电电路开始工作，同时L6绿色LED灯亮，指示充电设备为手机，温度传感器实时检测手机的温度，当手机充电过程中温度达到设定值，单片机控制散热风扇开始工作，对手机进行散热降温；当充电设备为笔记本电脑时，红外传感器将识别信号输入到单片机，单片机根据该识别信号判断充电设备为笔记本电脑，此时单片机使能电子开关电路，PMOS管Q3导通，向振荡电路输出24V电压，产生较大的功率，用于笔记本电脑充电，同时L5蓝色LED闪烁，指示充电设备为笔记本电脑，温度传感器实时检测笔记本电脑的温度，当其充电过程中温度达到设定值，散热风扇开始工作，对其进行散热降温。

本实施例的一种智能调整充电功率的无线充电系统，由红外传感器根据充电设备的形状大小来识别充电设备的类型，控制模块再根据红外传感器的识别信号控制振荡电路的供电电压，从而调节初级线圈的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行无线充电，且智能化程度高，使用方便，需要指出的是，本实施例的无线充电系统不仅仅是对手机和笔记本充电，还可根据其他充电设备(如平板电脑等)设计相应电路以满足不同的充电需要。另外，本实施例的红外传感器设有多个，不同的充电设备形状大小不一样，遮挡的红外传感器的个数也不一样，以此来判定充电设备的类型，当然，也可通过红外传感器测定充电设备的大小，并由MCU控制模块将测定数据与设定值比对，分析出充电设备的类型，这些都是与本实施例所述的通过充电设备的形状大小来识别充电设备类型的方式相符的。

结合图2～图5，本实施例的一种智能调整充电功率的无线充电装置，包括充电板1和底架2，充电板1和底架2的侧边铰接，充电板1和底架2之间设有能够调节充电板1和底架2的夹角的调节机构3，具体地，该调节机构3采用环形撑杆，该环形撑杆的一端与充电板1铰接，另一端支撑在底架2上设有的卡槽21内，结构简单，能调节并固定充电板1和底架2的相对夹角，使用灵活方便；该充电板1内设有上述的无线充电系统，以对置于充电板1上的充电设备进行无线充电，无线充电系统中的红外传感器设于充电板1的正面，以根据充电设备的形状大小检测充电设备的类型，具体地，充电板1包括壳体11和覆盖于壳体11上的面板12，该面板12上设有安装槽121，红外传感器即设于安装槽121内，更具体地，红外传感器设有四个，且分布设于安装槽121的四个边角处，当充电设备为手机时，手机只会遮挡下方的两个红外传感器，无线充电系统则判定充电设备为手机，初级线圈的输出功率调整至手机的充电功率；当充电设备为笔记本时，笔记本会遮挡四个红外传感器，无线充电系统则判定充电设备为笔记本，初级线圈的输出功率调整至笔记本的充电功率。为了美观和保护红外传感器，该安装槽121上可设置遮片123，当该无线充电装置不工作时，即可使用遮片123遮盖安装槽121。

本实施例的充电板1的底部设有防止充电设备滑落的防滑机构122，防止充电设备滑落的防滑机构，使用更加稳定可靠。具体地，壳体11上设有挡板槽1221，该挡板槽1221内设有挡板1222，该挡板1222可在挡板槽1221内转动，当使用时，将挡板1222转出，以抵住充电设备，当闲置时，将其转入挡板槽1221内即可；壳体11内设置散热风扇16，以为充电设备散热，且壳体11的背面设有风扇通气口111。

本实施例的充电板1的侧面设有电源输入端13，具体地，该电源输入端13采用USB接口的形式，使用更加方便；且充电板1的侧面设有开关14，以控制无线充电系统的工作；充电板1的侧面还设有LED显示灯15，即为无线充电系统中的显示模块，以显示该无线充电装置不同的工作状态。

本发明的一种智能调整充电功率的无线充电装置，充电板能够通过调节机构调节与底架之间的角度，满足不同使用者对充电板倾斜角度的不同需求，适用性强，且使用灵活；充电板的底部设有防止充电设备滑落的防滑机构，使用更加稳定可靠。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能调整充电功率的无线充电系统，其特征在于：包括电源模块、MCU控制模块、传感模块、振荡电路和初级线圈，所述的电源模块与MCU控制模块连接，为MCU控制模块提供电能，所述的MCU控制模块通过控制电路与振荡电路连接以控制振荡电路的供电电压，所述的振荡电路与初级线圈连接，以在初级线圈上形成交变磁场，所述的传感模块包括根据充电设备的形状大小来识别充电设备类型的红外传感器，所述的红外传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送识别信号，所述的MCU控制模块根据该识别信号通过上述的控制电路控制振荡电路的供电电压，进而调节初级线圈的输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种智能调整充电功率的无线充电系统，其特征在于：所述的控制电路包括与MCU控制模块连接连接的电子开关电路和降压电路，所述的电子开关电路和降压电路分别与振荡电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能调整充电功率的无线充电系统，其特征在于：还包括显示模块，所述的显示模块与MCU控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能调整充电功率的无线充电系统，其特征在于：还包括散热模块，所述的散热模块与MCU控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能调整充电功率的无线充电系统，其特征在于：所述的传感模块包括温度传感器，所述的温度传感器与MCU控制模块连接以向MCU控制模块传送测得的温度信号，所述的MCU控制模块根据该温度信号控制散热模块的工作状态。

6.一种智能调整充电功率的无线充电装置，其特征在于：包括充电板(1)和底架(2)，所述的充电板(1)和底架(2)的侧边铰接，所述的充电板(1)和底架(2)之间设有能够调节充电板(1)和底架(2)的夹角的调节机构(3)，该充电板(1)内设有权利要求1中所述的无线充电系统，以对置于充电板(1)上的充电设备进行无线充电，所述的无线充电系统中的红外传感器设于充电板(1)的正面，以根据充电设备的形状大小检测充电设备的类型。

7.根据权利要求6所述的一种智能调整充电功率的无线充电装置，其特征在于：所述的充电板(1)内设有散热风扇(16)。

8.根据权利要求6所述的一种智能调整充电功率的无线充电装置，其特征在于：所述的调节机构(3)采用环形撑杆，该环形撑杆的一端与充电板(1)铰接，另一端支撑在底架(2)上设有的卡槽(21)内。

9.根据权利要求6或7或8所述的一种智能调整充电功率的无线充电装置，其特征在于：所述的充电板(1)的侧面设有电源输入端(13)，且该充电板(1)上还设有开关(14)。

10.根据权利要求9所述的一种智能调整充电功率的无线充电装置，其特征在于：所述的充电板(1)的底部设有防止充电设备滑落的防滑机构(122)。