CN106685101A - 无线功率发送电路及无线功率接收电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线功率发送电路、电磁炉、无线功率接收电路及测温单元，涉及电磁技术领域，所述无线功率发送电路包括：依次连接的微控制器、场效应管驱动器、半桥逆变电路和谐振电路，所述谐振电路包括：串联连接的发射线圈和电容。本发明通过PWM波来生成交流电，在无线功率传输过程中，能够通过调节PWM波来调节传输的功率，避免了无线功率接收电路因为功率过大而烧毁的可能，提高了测温单元的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电磁技术领域，特别涉及一种无线功率发送电路、电磁炉、无线功率接收电路及测温单元。
背景技术
目前的电磁炉的锅具测温基本都是在电磁炉陶瓷面板下面安装一个温度传感器来检测锅具的温度。这种测温方式，因为温度传感器和锅具之间隔了一层陶瓷板，导致测温不准以及测温数据存在严重滞后，以至于无法通过测得的锅具温度来准确控制功率。比如炒菜时都是凭客户的经验来控制火力，对于不经常做饭的用户会出现油烟过大，做出的菜不可口等问题。
参照图1，现有技术中通过设置一个用于获取锅具300内温度的测温单元100来解决上述问题，所述测温单元包括：温度传感器101、外壳102、第一无线通信模块103和无线功率接收电路104，所述温度传感器101获取锅具300内的温度，并将获取的温度通过第一无线通信模块103(例如：蓝牙通信模块)发送至电磁炉200，所述电磁炉200包括第二无线通信模块201(例如：蓝牙通信模块)、无线功率发送电路202和加热线圈盘203，所述第二无线通信模块201接收所述第一无线通信模块103发送的温度，并根据接收的温度调节所述加热线圈盘203的功率。
所述测温单元中的供电，则通过无线功率接收电路104和无线功率发送电路202通过无线功率传输实现，但现有的无线功率传输方式在无线功率传输过程中，只能按照固定功率进行传输，无法调节传输的功率，导致无线功率接收电路容易因为功率过大而烧毁，影响测温单元的使用寿命。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无线功率发送电路、电磁炉、无线功率接收电路及测温单元。
依据本发明的第一方面，提供了一种无线功率发送电路，所述无线功率发送电路包括：依次连接的微控制器、场效应管驱动器、半桥逆变电路和谐振电路，所述谐振电路包括：串联连接的发射线圈和电容；
所述微控制器，用于向场效应管驱动器发送脉宽调变PWM波；
所述场效应管驱动器，用于将所述PWM波转换成两个非重叠信号，并根据所述两个非重叠信号分别驱动所述半桥逆变电路中的高端场效应管和低端场效应管；
所述半桥逆变电路，用于在所述两个非重叠信号的驱动下，生成与所述PWM波对应的交流电，并将所述交流电发送至所述谐振电路；
所述谐振电路，用于通过发射线圈对所述交流电进行发送，以实现无线功率发送。
可选地，所述谐振电路，还用于通过发射线圈接收由无线功率接收电路发送的控制误差数据包，并将接收的控制误差数据包发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于在接收到控制误差数据包时，根据所述控制误差数据包中的占空比和频率来调整所述PWM波的占空比和频率，以调整所述交流电的功率。
可选地，所述谐振电路，还用于通过发射线圈接收由无线功率接收电路发送的无线功率传输结束数据包，并将接收的无线功率传输结束数据包发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于在接收到无线功率传输结束数据包时，停止向所述场效应管驱动器发送PWM波。
可选地，所述无线功率发送电路还包括：通信电路，所述通信电路设于所述微控制器和发射线圈之间；
所述通信电路，用于获取所述发射线圈的电压，将获取的电压发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于接收所述通信电路发送的电压，并根据电压变化率判断是否存在无线功率接收电路，若否，则停止向所述场效应管驱动器发送PWM波。
可选地，所述无线功率发送电路还包括：电流监测电路，所述电流监测电路设于所述微控制器和发射线圈之间；
所述电流监测电路，用于获取所述发射线圈的电流，并将获取的电流发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于接收所述电流监测电路发送的电流，并将所述电流与预设电流进行比较，若超过，则停止向所述场效应管驱动器发送PWM波。
依据本发明的第二方面，提供了一种电磁炉，所述电磁炉包括所述的无线功率发送电路。
依据本发明的第三方面，提供了一种无线功率接收电路，所述无线功率接收电路包括：依次连接的谐振电路、整流电路、电压调节及稳压模块和微控制器，所述谐振电路包括：串联连接的接收线圈和电容；
所述谐振电路，用于接收由无线功率发送电路发送的交流电；
所述整流电流，用于对所述交流电进行整流，以获得直流电；
所述电压调节及稳压模块，用于对所述直流电进行电压调节及稳压，并根据电压调节及稳压后的直流电为所述微控制器进行供电，以实现无线功率接收。
可选地，所述无线功率接收电路还包括：传感器信号调理电路和半桥逆变电路，所述传感器信号调理电路设于所述电压调节及稳压模块和微控制器之间，所述半桥逆变电路设于所述微控制器和接收线圈之间；
所述传感器信号调理电路，用于获取所述电压调节及稳压模块的电压信号和电流信号，将所述电压信号和电流信号进行调理，并将调理后的电压信号和电流信号发送至所述微控制器；
所述微控制器，用于根据接收到的电压信号和电流信号确定所述交流电的功率，根据所述交流电的功率和预设功率之间的差值确定相应的占空比和频率，将所述占空比和频率写入控制误差数据包中，并根据所述控制误差数据包对所述半桥逆变电路进行控制；
所述半桥逆变电路，用于在所述微控制器的控制下，通过所述接收线圈将所述控制误差数据包发送至所述无线功率发送电路。
可选地，所述微控制器，还用于在无线功率传输结束时，生成无线功率传输结束数据包，并根据所述无线功率传输结束数据包对所述半桥逆变电路进行控制；
所述半桥逆变电路，还用于在所述微控制器的控制下，通过所述接收线圈将所述无线功率传输结束数据包发送至所述无线功率发送电路。
依据本发明的第四方面，提供了一种测温单元，所述测温单元包括所述的无线功率接收电路。
本发明通过PWM波来生成交流电，在无线功率传输过程中，能够通过调节PWM波来调节传输的功率，避免了无线功率接收电路因为功率过大而烧毁的可能，提高了测温单元的使用寿命。
附图说明
图1是现有技术中通过测温单元实现控温的原理图；
图2是本发明一种实施方式的无线功率发送电路的电路原理图；
图3是本发明一种实施方式的无线功率发送电路的电路原理图；
图4是本发明一种实施方式的电磁炉中电磁加热主控板的电路原理图；
图5是本发明一种实施方式的无线功率接收电路的电路原理图；
图6是本发明一种实施方式的无线功率接收电路的电路原理图；
图7是本发明一种实施方式的测温单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图2是本发明一种实施方式的无线功率发送电路的结构框图；参照图2，所述无线功率发送电路包括：依次连接的微控制器1-1、场效应管驱动器1-2、半桥逆变电路1-3和谐振电路1-4，所述谐振电路1-4包括：串联连接的发射线圈1-4-1和电容1-4-2；
所述微控制器1-1，用于向场效应管驱动器1-2发送脉宽调变PWM波；
所述场效应管驱动器1-2，用于将所述PWM波转换成两个非重叠信号，并根据所述两个非重叠信号分别驱动所述半桥逆变电路1-3中的高端场效应管和低端场效应管；
所述半桥逆变电路1-3，用于在所述两个非重叠信号的驱动下，生成与所述PWM波对应的交流电，并将所述交流电发送至所述谐振电路1-4；
所述谐振电路1-4，用于通过发射线圈1-4-1对所述交流电进行发送，以实现无线功率发送。
本实施方式通过PWM波来生成交流电，在无线功率传输过程中，能够通过调节PWM波来调节传输的功率，避免了无线功率接收电路因为功率过大而烧毁的可能，提高了测温单元的使用寿命。
可理解的是，无线功率接收电路可根据接收到的功率与预设功率来设置占空比和频率，从而实现对所述交流电的功率的闭环控制，本实施方式中，所述谐振电路1-4，还用于通过发射线圈1-4-1接收由无线功率接收电路发送的控制误差数据包，并将接收的控制误差数据包发送至所述微控制器1-1；
所述微控制器1-1，还用于在接收到控制误差数据包时，根据所述控制误差数据包中的占空比和频率来调整所述PWM波的占空比和频率，以调整所述交流电的功率。
需要说明的是，当无线功率接收电路在需要停止无线功率传输时，可生成无线功率传输结束数据包，从而使得所述无线功率发送电路停止发送交流电，本实施方式中，所述谐振电路1-4，还用于通过发射线圈1-4-1接收由无线功率接收电路发送的无线功率传输结束数据包，并将接收的无线功率传输结束数据包发送至所述微控制器1-1；
所述微控制器1-1，还用于在接收到无线功率传输结束数据包时，停止向所述场效应管驱动器1-2发送PWM波。
由于所述无线功率接收电路可能未处于与所述无线功率发送电路相对的位置，故而可能无法接收到交流电，若所述无线功率发送电路一直发送交流电，而无线功率接收电路在无法接收到交流电的状态，会导致电能的浪费，为避免该问题，参照图3，所述无线功率发送电路还包括：通信电路1-5，所述通信电路1-5设于所述微控制器1-1和发射线圈1-4-1之间；
所述通信电路1-5，用于获取所述发射线圈1-4-1的电压，将获取的电压发送至所述微控制器1-1；
所述微控制器1-1，还用于接收所述通信电路1-5发送的电压，并根据电压变化率判断是否存在无线功率接收电路(即无线功率发送电路相对的位置是否存在无线功率接收电路)，若否，则停止向所述场效应管驱动器1-2发送PWM波。
当然，若存在无线功率接收电路，则继续向所述场效应管驱动器1-2发送PWM波。
也就是说，当无线功率接收电路存在时，由于无线功率接收电路会发送通信脉冲，使得发送线圈的电压发生变化，故而，微控制器1-1能够通过电压变化率判断是否存在无线功率接收电路。
由于所述发射线圈的电流可能超过预设电流(即安全电流)，从而产生安全隐患，为避免该问题，本实施方式中，所述无线功率发送电路还包括：电流监测电路1-6，所述电流监测电路1-6设于所述微控制器1-1和发射线圈1-4-1之间；
所述电流监测电路1-6，用于获取所述发射线圈1-4-1的电流，并将获取的电流发送至所述微控制器1-1；
所述微控制器1-1，还用于接收所述电流监测电路1-6发送的电流，并将所述电流与预设电流进行比较，若超过，则停止向所述场效应管驱动器1-2发送PWM波。
本实施方式的无线功率发送电路的工作流程为：
(1)由微控制器1-1向场效应管驱动器1-2发送初始PWM波(通过初始PWM波生成交流电的功率较低)，所述初始PWM波按照初始占空比和初始频率生成；
(2)所述半桥变电路1-3生成与所述初始PWM波对应的交流电；
(3)所述通信电路1-5获取发射线圈1-4-1的电压，所述微控制器根据发射线圈1-4-1的电压变化率判断是否存在无线功率接收电路，若是，则执行步骤(4)，否则在延时预设时间后，返回步骤(1)；
(4)所述微控制器判断所述电压变化率是否正常(即所述电压变化率对应的通信脉冲是否正常)，若是，则执行步骤(5)，否则在延时预设时间后，返回步骤(1)；
(5)所述微控制器接收由无线功率接收电路发送的数据包，若所述数据包为控制误差数据包时，执行步骤(6)，若所述数据包为无线功率传输结束数据包时，执行步骤(8)；
(6)所述微控制器1-1根据所述控制误差数据包中的占空比和频率来调整所述PWM波的占空比和频率；
(7)所述半桥变电路1-3生成与调整后的PWM波对应的交流电，从而实现了交流电的功率调整，再返回步骤(5)；
(8)所述微控制器1-1停止向所述场效应管驱动器1-2发送PWM波，从而停止发送交流电。
本发明还公开了一种电磁炉，参照图4，所述电磁炉的电磁加热主控板中包括所述无线功率发送电路，当然，电磁炉的电磁加热主控板中除所述无线功率发送电路外的部分为现有技术，在此不再赘述。
图5是本发明一种实施方式的无线功率接收电路的电路原理图；参照图5，所述无线功率接收电路包括：依次连接的谐振电路2-1、整流电路2-2、电压调节及稳压模块2-3和微控制器2-4，所述谐振电路包括：串联连接的接收线圈2-1-1和电容2-1-2；
所述谐振电路2-1，用于接收由无线功率发送电路发送的交流电；
所述整流电流2-2，用于对所述交流电进行整流，以获得直流电；
所述电压调节及稳压模块2-3，用于对所述直流电进行电压调节及稳压，并根据电压调节及稳压后的直流电为所述微控制器2-4进行供电，以实现无线功率接收。
可理解的是，为实现对所述交流电的功率的闭环控制，参照图6，所述无线功率接收电路还包括：传感器信号调理电路2-5和半桥逆变电路2-6，所述传感器信号调理电路2-5设于所述电压调节及稳压模块2-3和微控制器2-4之间，所述半桥逆变电路2-6设于所述微控制器2-4和接收线圈2-1-1之间；
所述传感器信号调理电路2-5，用于获取所述电压调节及稳压模块2-3的电压信号和电流信号，将所述电压信号和电流信号进行调理，并将调理后的电压信号和电流信号发送至所述微控制器2-4；
所述微控制器2-4，用于根据接收到的电压信号和电流信号确定所述交流电的功率，根据所述交流电的功率和预设功率之间的差值确定相应的占空比和频率，将所述占空比和频率写入控制误差数据包中，并根据所述控制误差数据包对所述半桥逆变电路2-6进行控制；
所述半桥逆变电路2-6，用于在所述微控制器2-4的控制下，通过所述接收线圈2-1-1将所述控制误差数据包发送至所述无线功率发送电路。
在微控制器2-4能够在出现电路故障或测温需求结束等情况下，结束无线功率传输，本实施方式中，所述微控制器2-4，还用于在无线功率传输结束时，生成无线功率传输结束数据包，并根据所述无线功率传输结束数据包对所述半桥逆变电路2-6进行控制；
所述半桥逆变电路2-6，还用于在所述微控制器2-4的控制下，通过所述接收线圈2-1-1将所述无线功率传输结束数据包发送至所述无线功率发送电路。
本实施方式的无线功率接收电路的工作流程为：
(1)所述谐振电路2-1接收到与初始PWM波对应的交流电时，所述微控制器2-4通过接收线圈2-1-1向所述无线功率发送电路发送通信脉冲；
(2)所述微控制器2-4根据接收到的电压信号和电流信号确定所述交流电的功率；
(3)判断是否需要结束无线功率传输，若是，则执行步骤(5)，否则执行步骤(4)；
(4)根据所述交流电的功率和预设功率之间的差值确定相应的占空比和频率，将所述占空比和频率写入控制误差数据包中，通过所述接收线圈2-1-1将所述控制误差数据包发送至所述无线功率发送电路，并返回步骤(2)；
(5)通过所述接收线圈2-1-1将所述无线功率传输结束数据包发送至无线功率发送电路。
本发明还公开了一种测温单元，参照图7，所述测温单元中包括所述的无线功率接收电路，当然，测温单元中除所述无线功率接收电路外的部分为现有技术，在此不再赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种无线功率发送电路，其特征在于，所述无线功率发送电路包括：依次连接的微控制器、场效应管驱动器、半桥逆变电路和谐振电路，所述谐振电路包括：串联连接的发射线圈和电容；
所述微控制器，用于向场效应管驱动器发送脉宽调变PWM波；
所述场效应管驱动器，用于将所述PWM波转换成两个非重叠信号，并根据所述两个非重叠信号分别驱动所述半桥逆变电路中的高端场效应管和低端场效应管；
所述半桥逆变电路，用于在所述两个非重叠信号的驱动下，生成与所述PWM波对应的交流电，并将所述交流电发送至所述谐振电路；
所述谐振电路，用于通过发射线圈对所述交流电进行发送，以实现无线功率发送。
2.如权利要求1所述的无线功率发送电路，其特征在于，所述谐振电路，还用于通过发射线圈接收由无线功率接收电路发送的控制误差数据包，并将接收的控制误差数据包发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于在接收到控制误差数据包时，根据所述控制误差数据包中的占空比和频率来调整所述PWM波的占空比和频率，以调整所述交流电的功率。
3.如权利要求2所述的无线功率发送电路，其特征在于，所述谐振电路，还用于通过发射线圈接收由无线功率接收电路发送的无线功率传输结束数据包，并将接收的无线功率传输结束数据包发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于在接收到无线功率传输结束数据包时，停止向所述场效应管驱动器发送PWM波。
4.如权利要求1～3中任一项所述的无线功率发送电路，其特征在于，所述无线功率发送电路还包括：通信电路，所述通信电路设于所述微控制器和发射线圈之间；
所述通信电路，用于获取所述发射线圈的电压，将获取的电压发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于接收所述通信电路发送的电压，并根据电压变化率判断是否存在无线功率接收电路，若否，则停止向所述场效应管驱动器发送PWM波。
5.如权利要求1～3中任一项所述的无线功率发送电路，其特征在于，所述无线功率发送电路还包括：电流监测电路，所述电流监测电路设于所述微控制器和发射线圈之间；
所述电流监测电路，用于获取所述发射线圈的电流，并将获取的电流发送至所述微控制器；
所述微控制器，还用于接收所述电流监测电路发送的电流，并将所述电流与预设电流进行比较，若超过，则停止向所述场效应管驱动器发送PWM波。
6.一种电磁炉，其特征在于，所述电磁炉包括权利要求1～5中任一项所述的无线功率发送电路。
7.一种无线功率接收电路，其特征在于，所述无线功率接收电路包括：依次连接的谐振电路、整流电路、电压调节及稳压模块和微控制器，所述谐振电路包括：串联连接的接收线圈和电容；
所述谐振电路，用于接收由无线功率发送电路发送的交流电；
所述整流电流，用于对所述交流电进行整流，以获得直流电；
所述电压调节及稳压模块，用于对所述直流电进行电压调节及稳压，并根据电压调节及稳压后的直流电为所述微控制器进行供电，以实现无线功率接收。
8.如权利要求7所述的无线功率接收电路，其特征在于，所述无线功率接收电路还包括：传感器信号调理电路和半桥逆变电路，所述传感器信号调理电路设于所述电压调节及稳压模块和微控制器之间，所述半桥逆变电路设于所述微控制器和接收线圈之间；
所述传感器信号调理电路，用于获取所述电压调节及稳压模块的电压信号和电流信号，将所述电压信号和电流信号进行调理，并将调理后的电压信号和电流信号发送至所述微控制器；
所述微控制器，用于根据接收到的电压信号和电流信号确定所述交流电的功率，根据所述交流电的功率和预设功率之间的差值确定相应的占空比和频率，将所述占空比和频率写入控制误差数据包中，并根据所述控制误差数据包对所述半桥逆变电路进行控制；
所述半桥逆变电路，用于在所述微控制器的控制下，通过所述接收线圈将所述控制误差数据包发送至所述无线功率发送电路。
9.如权利要求8所述的无线功率接收电路，其特征在于，所述微控制器，还用于在无线功率传输结束时，生成无线功率传输结束数据包，并根据所述无线功率传输结束数据包对所述半桥逆变电路进行控制；
所述半桥逆变电路，还用于在所述微控制器的控制下，通过所述接收线圈将所述无线功率传输结束数据包发送至所述无线功率发送电路。
10.一种测温单元，其特征在于，所述测温单元包括权利要求7～9中任一项所述的无线功率接收电路。
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